Opløselighed i polære og upolære opløsningsmidler | Rapport i Kemi

Side 1

Side 1 af 8

Opløsningsmidlers egenskaber

Udførselsdato: 19/04-2010

STX 1.g

Side 2

Side 2 af 8

Formål:

Formålet med forsøget er at undersøge 3 opløsningsmidlers egenskaber til at opløse nogle faste stoffer. De 3 opløsningsmidler er vand, ethanol (sprit) og heptan.

Teori:

Polaritet til en ladningsforskydelse inden for et molekyle, hvormed én eller flere dele af molekylet bliver en anelse negativt og resten positivt. Denne polarisering skyldes forskel i elektronegativiteten mellem de forskellige komponenter af molekylet samt asymmetrien i strukturen.

Et polært stof er et stof der har en positiv ladet ende og en negativt elektrisk ladet ende. At et stof er polært skyldes forskellen på i elektronegativiteten på stofferne. Elektronegativitet er et udtryk for grundstoffernes evne til at tiltrække og fastholde elektroner i kemiske bindinger.

Bindingstypen afgøres af forskellen i elektronegativitet mellem de atomer, der er involveret.

Tager man udgangspunkt i vand så er elektronegativiteten selvfølgelig afgørende, da oxygen har en elektronegativitet på 3,5 mens hydrogen ligger på 2,1 (forskel 1,4). Dvs. at oxygenatomet trækker kraftigere i det fælles elektronpar end hydrogenatomerne gør, hvilket gør hydrogenatomerne en smule positivt ladede i forhold til oxygen. En sådan binding kaldes en polær kovalent binding.

Et upolært stof er når der ikke er tilstrækkelig stor forskel i elektronegativitet til at danne en positivt elektrisk ladet ende og en negativt elektrisk ladet ende. I heptan er elektronegativiteten ikke så stor, da Hydrogen er 2,1 og carbon er 2,5 (forskel 0,4). Opbygningen er symmetrisk, men det har ikke betydning her, da der jo ikke er en forskydning af ladningen. Heptan er altså helt upolært.

Hvis elektronegativitetsforskellen mellem to atomer er så stor, dannes der ioner. Og der bliver talt om ionbinding og ikke en kovalent binding. Som regel siger man at en forbindelse mellem et metal og ikke-metal er en ionforbindelse.

Elektronegativitetsforskel | Bindingstype
Mindre end 0,5 | Ikke-polær kovalent
Mellem 0,5 og 1,6 | Polær kovalent

Mellem 1,6 og 2,0 med kun ikke-metaller Polær kovalent involveret

Mellem 1,6 og 2,0 og et metal er Ionbinding involveret

Større end 2,0 | Ionbinding

Side 3

Side 3 af 8

Intermolekylære kræfter (van der waals’ke kræfter) er bindinger mellem molekyler. Der er tre tilstandsformer for et stof som består af molekyler. Fast-, væske- og gasform. En overgang fra den ene tilstandsform til den anden berører ikke de kovalente bindinger mellem atomerne i molekylet.

Der er forskel på kovalente bindinger og intermolekylære kræfter. Kovalente bindinger holder atomerne sammen i molekylet, men intermolekylære kræfter virker mellem nabomolekyler. Der findes tre typer intermolekylære kræfter, nemlig dipol-dipolbindinger, London-bindinger og hydrogenbindinger.

1. Dipol-dipolbindinger virker kun i mellem polære molekyler. Det gør det ved at binding positiv og negativ ende binder sig sammen.

2. Hydrogenbindinger er bindinger mellem molekyler der er polære. En hydrogen-binding opstår mellem H-atomer og O-atomer, N-atomer eller F-atomer i et stof. Dog dannes der ikke hydrogen-bindinger mellem to H-atomer der sidder på et C-atom. Der dannes altså hydrogen-bindinger hvis der er tale om fx en OH-gruppe. Fx vil der dannes hydrogen-bindinger mellem H O og C H O

2 12 22 11

(Sucrose, bedre kendt som sukker).

3. London-bindinger er bindinger mellem to upolære stoffer. En london-binding dannes hvor ovenstående bindinger ikke dannes. Det er fx mellem kulbrinter, altså molekyler kun indeholdende C- og H-atomer. Er der tilmed en OH-gruppe på, som i fx ethanol (C

2 5

H

OH), vil dette molekyle altså også være i stand til at danne hydrogen-bindinger. Hvis to ethanol molekyler blandes indbyrdes vil der dannes hydrogen-bindinger mellem disse.

Kemikalier:

- Vand: H O

2

- Ethanol: CH CH OH

3 2

- Heptan: C H

7 16

- Pentan: C H

5 12

- Olie

- Natriumchlorid: NaCl

- Kobbersulfat: CuSO

4

- Diiod: I

2

- Sucrose: C H O

12 22 11

Apparatur:

- Forklæde

- Sikkerhedsbriller

- Reagensglas m. dens stativ

- Pipetter

- Spatel

Side 4

Side 4 af 8

Sikkerhed:

Kobbersulfat (eng. Coppersulfate):

Sikkerhed og risiko-sætninger

R22: Farlig ved indtagelse.

R36/38: irriterer øjnene og huden.

R50/53: Meget giftig for organismer, der lever i vand; kan forårsage uønskede

langtidsvirkninger i vandmiljøet.

S22: Undgå indånding af støv

S60: Dette materiale og dets beholder skal bortskaffes som farligt affald.

S61: Undgå udledning til miljøet. Se særlig vejledning/sikkerhedsdatablad.

Heptan

Sikkerhed og risiko-sætninger

R11: Meget brandfarlig

R38: Irriterer huden

R65: Kan give lungeskade ved indånding

R67: Dampe kan give sløvhed og svimmelhed

R51/53: Giftig for organismer der lever i vand; kan forårsage uønskede langtidsvirkninger i

vandmiljøet

S9: Emballagen skal opbevares på et godt ventileret sted

S16: Holdes væk fra antændelseskilder; rygning er forbudt

S23: Undgå indånding af gas/røg/dampe/aerosoltåger

S24: Undgå kontakt med huden

S33: Træf foranstaltninger mod statisk elektricitet

S43: Brug skum, pulver eller kuldioxid ved brandslukning

S57: Skal indesluttes ansvarligt for at undgå miljøforurening

Side 5

Side 5 af 8

S60: Dette materiale og dets beholder skal bortskaffes som farligt affald

S61: Undgå udledning til miljøet

S62: Ved indtagelse undgå at fremprovokere opkastning: kontakt omgående læse og vis denne beholder eller etiket

De øvrige stoffer: Skal naturligvis behandles forsvarligt. Sikkerhedsbriller og kittel blev båret under forsøget. Desuden blev forsøgene udført under udsugning. Rester blev opsamlet i affaldsdunke.

Forsøgsbeskrivelse:

Undersøgelse af de faste stoffers opløselighed:

- Tildryb opløsningsmidler til hver sit reagensglas (gentages 3 gange med hvert opløsningsmiddel). Gøres ved hjælp af en pipette.

- En spatelspids fast stof overføres til hver sit reagensglas.

- Bland det sammen

Undersøgelse af opløsningsmidlernes blandbarhed:

- Tildryb til hver sit reagensglas 4 opløsningsmidler. Reagensglassene skal fyldes halvt og nogenlunde lige meget. (gentages 3 gange).

- Til hvert reagensglas tilsættes et andet opløsningsmiddel med pipette.

- Bland det sammen.

Bortskaffelse:

- Væskerne hældes i en skål med sprit og vand (fælles, markeret “Affald”), reagensglassene skylles. Sidste skyldning foregår med demineraliseret vand.

- Skålens indhold hældes i dunk til organisk affald.

- Rensning for diiod: Eventuelle rester af diiod opløses med natriumsulfit og vand, skylles med ethanol.

Side 6

Side 6 af 8

Billedet viser 4 reagensglas med vand i hver. Derudover er der natriumchlorid i den første, kobbersulfat i den anden, diiod i den tredje og sucrose i den sidste.

Billedet viser det samme som i den øverste, bare med ethanol i stedet for vand.

Der er samme rækkefølge faste stoffer i.

Billedet viser det samme som i den øverste, bare med heptan i stedet for vand og ethanol. Der er samme rækkefølge faste stoffer i.

Side 7

Side 7 af 8

Resultater:

Faste stoffers opløslighed:

Opløsnings- Vand Ethanol Heptan middel

Faste stoffer

Natriumchlorid | Opløst | Ikke opløst | Ikke opløst
Kobbersulfat | Opløst | Ikke opløst | Ikke opløst
Diiod | Ikke Opløst | Opløst | Opløst
Sucrose | Opløst | Ikke opløst | Ikke opløst

Opløsningsmidlers blandbarhed:

Opløsnings- Vand Ethanol Heptan middel

Opløsnings-

Middel

Vand | Opløst | Opløst | Ikke opløst
Ethanol | Opløst | Opløst | Opløst
Heptan | Ikke opløst | Opløst | Opløst
Olie | Ikke opløst | Ikke opløst | Opløst

Diskussion:

Det første skema er om faste stoffer vil opløses i de opløsningsmidler vi har anvendt, nemlig vand, ethanol og heptan. Det viste sig at være således at de 3 faste stoffer som blev opløst i vand

(Natriumchlorid, kobbersulfat og sucrose), er dem som ikke blev opløst i ethanol og heptan, på grund af at de er polære. Derudover blev diiod, som ikke blev opløst i vand, opløst i både ethanol og heptan som det eneste.

Det andet skema er om de 2 opløsningsmidler vi bruger kan blandes sammen. Vand kunne kun blandes med ethanol (begge polære), ethanol kunne blandes med vand og heptan, trods at heptan er upolært, men fordi at den anden del af ethanol molekylet, -CH CH (alkyl-gruppe) og har

3 2

Side 8

Side 8 af 8 egenskaber som de der ses hos andre fedtopløsende stoffer (hydrofobe). Heptan kunne blandes både med ethanol og olie.

Konklusion:

Som forsøgene har vist os, at man for at kunne opløse polært stof, skal benytte et polært opløsningsmiddel, og omvendt. Derfor kan man konkludere at man har formået at vise opløsningsmidlernes egenskaber og påvise at hovedreglen er, at ens opløser ens.

Litteraturliste:

http://www.kiros.chem.au.dk/Web/navigator?action=details&key=7162&lang=

http://www.hjerteportal.dk/10fysikemi/43polaer.htm

http://www.google.dk/url?sa=t&source=web&ct=res&cd=4&ved=0CCcQFjAD&url=http%3A%2F%2

Fpeecee.dk%2Fold_uploads%2F1006%2Fpolaere-og-upolaere-

stoffer.doc&rct=j&q=olie+og+heptan&ei=HFnjS4yRGaOVOK2xueUN&usg=AFQjCNENDp6N4ZtkLq8

2gd_7riNt5ZxPNg