ΔΙΕΡΕΥΝΩΝΤΑΣ ΜΙΑ ΧΗΜΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ

Σχεδιασμός πειραματικής διαδικασίας από την οποία παράγεται ένα επιθυμητό προϊόν: Εύρεση μιας πορείας – μεθόδου μεσω της οποίας παράγεται το προϊόν (βιβλιογραφική αναζήτηση, χρησιμοποίηση των υπαρχόντων γνώσεων)

  1. 1.      Επιλογή μιας μεθόδου με βάση κριτήρια

 

  • Διαθεσιμότητα υλικών και σκευών : Εχω αυτά που χρειάζονται; (πρωτες ύλες – αντιδραστήρια, σκευη και όργανα αν απαιτούνται)
  • Κόστος
  • Δυσκολία κατασκευής πειραματικής διάταξης (τεχνικά προβλήματα)
  • Δυσκολία απομόνωσης προϊόντος
  • Χρόνος πειράματος
  • Απόδοση και καθαρότητα προϊόντος

Παράδειγμα

Θέλω να παρασκευάσω – φτιάξω- αέριο Η2

Ποιά από τις παρακάτω χημικές πορείες θα επιλέξω;

Νa +   H2O →  NaOH + H2 (g) Α

ή

Ηλεκτρόλυση νερού                Β

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

  1. 2.      Σχεδιασμός του πειράματος – Υπολογισμοί
  • Περιγραφή της διαδικασίας ή γραφή της χημικής αντίδρασης μέσω της οποίας θα παραχθεί το επιθυμητό προϊόν.

 

  • Διόρθωση της χ.α. για ισοζύγιο μάζας αντιδρώντων – προϊόντων

 

 

  • Στοιχειομετρία ή … Χημική συνταγή (Πάντα χρειάζεσαι τις αναλογίες για να παρασκευάσεις ψωμί, κεϊκ… πχ Για να παρασκυάσεις 1 kg ψωμί χρειάζεσαι 900 g αλεύρι, 250 mL νερό, 0,1 g baking powder και 5 g λάδι.

Α           +           Β        →        Γ      +     Δ

α g A   αντιδρούν με   β g B     και θα παραχθούν γ g Γ (Ασφαλώς ισχύει α+β = γ+δ)

  • Ενδέχεται να μην διαθέτεις καθαρά αντιδρώντα. Πχ έχεις Α καθαρότητας 90% w/w και το αντιδραστήριο Β υπάρχει μόνον σε διάλυμα περιεκτικότητας 10% w/v. Τότε υπολογίζεις πόσο από το κάθε αντιδραστήριο θα περιέχει την ποσότητα Α ή Β που εσύ θέλεις να αντιδράσει.

 

  • Υπολογίζεις πόσο προϊόν θα παραχθεί θεωρητικά (με βάση τη στοιχειομετρία – συνταγή που σου είναι γνωστή)

 

  1. 3.      Πειραματικός υπολογισμός της μάζας του προϊόντος
  • Είναι όμως σίγουρο ότι θα μπορέσεις να παραλάβεις όλη την ποσότητα που θεωρητικά υπολόγισες οτι θα πάρεις; Θα δούμε μιας και θα προσπαθήσουμε να απομονώσουμε το προϊόν και να το ζυγίσουμε.

Αέριο : διαφεύγει στο περιβάλλον και η διαλυτότητά του ελαττώνεται με αύξηση της θερμοκρασίας (το ισοζύγιο μάζας μπορεί να βοηθήσει στους υπολογισμούς της μάζας του)

Στερεό μέσα σε διάλυμα: (τεχνικές διαχωρισμού συστατικών μίγματος: απόχυση, διήθηση) Το συλλέγεις και ζυγίζεις

Υγρό μέσα σε διάλυμα: (τεχνικές διαχωρισμού συστατικών μίγματος εκχύλιση, χρωματογραφία)

  1. Υπολογισμός της Απόδοσης της διεργασίας ή χημικής αντίδρασης ή  παρασκευής προϊόντος

Α% =

  1. 5.      Ελεγχος του προϊόντος (ποιοτικός έλεγχος)

Είναι το προϊόν αυτό που νομίζεις  ότι παρασκεύασες; (Βασίσου στις φυσικές και χημικές ιδιότητες και προσπάθησε να επιβεβαιώσεις την ταυτότητά του)

 

 

 

 

 

 

 

 

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

Να σχεδιάσετε μια πειραματική διαδικασία μεσω της οποίας να παράγετε…………. g αερίου CO2. Διαβάστε ολόκληρο το φ.ε πρίν ξεκινήσετε.

Διατίθενται στο εργαστήριο:

Νερό, γλυκόζη, μούστος, ζυμομύκητες, σόδα φαγητού (ΝαΗCO3 καθαρότητας 95% w/w), ξύδι (υδατικό διάλυμα CH3COOH 6% w/v),  υάλινα σκεύη, σπάτουλες, μπαλόνια, σπάγγο, ζυγούς, υδατολουτρο (για να θερμάνεις) κεράκια, ασβεστόνερο…

Αφού αποφασίσετε πως θα φτιάξετε  CO2 γράψτε τι χρειάζεστε στον παρακάτω πίνακα

ΥΛΙΚΑ ΣΚΕΥΗ ΔΙΑΦΟΡΑ ΑΛΛΑ
     
     
     

 

  1. Η αλκοολική ζύμωση όπως περιγράφεται από την εξίσωση παρακάτω, επίσης έχει ως προϊόν CO2. Τα αντιδρώντα είναι διαθέσιμα. Εξηγηστε γιατί δεν θα την επιλέξετε για να φτιάξετε στο εργαστήριο CO2.

( Ζυμομύκητες )

C6H12O6  → 2 CO2 + 2CH3CH2OH

  1. Γράψτε μια σύντομη περιγραφή της διαδικασίας.

 

 

 

 

 

 

  1. Γράψτε τη χημική εξίσωση που θα χρησιμοποιήσετε και ζητηστε από τον συμμαθητή σας της Β ή Γ να γράψει την αναλογία g των αντιδρώντων και προϊόντων (τη συνταγή). Ξέρει να τη βρίσκει! (Αr H=1, C=12, Na=23, O=16)

 

 

 

 

 

 

 

  1. Με βάση την παραπάνω αναλόγία υπολογίστε ε πόσα g NaHCO3  και πόσα g CH3COOH χρειάζεσαι ωστε να πάρετε ως προϊόν …………….. g CO2

m NaHCO3 =                                        m CH3COOH =            

 

  1. Διαθέτοντας σόδα φαγητού (95% ΝaHCO3) αντί καθαρό ΝaHCO3 υπολογίστε  τη m σόδας που θα περιέχει τη m NaHCO3 της ερ. 4.

…………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

m σόδας  =  

                             

  1. Διαθέτοντας ξύδι  (διάλυμα CH3COOH  6% w/v αντί καθαρό CH3COOH υπολογίστε  τον όγκο του διαλύματος ξυδιού ο οποίος θα περιέχει τα g καθαρόύ CH3COOH που υπολογίσατε ότι σας  χρειάζονται στο 4.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

m ξυδιού =

 

  1. Εκτελέστε το πείραμα και υπολογιστε την m CO2 που πραγματικά  παράχθηκε

…………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

m CO2 =

 

 

  1. Ποιά είναι η Απόδοση της αντίδρασης σε παραγωγή CO2

 

 

 

 

 

  1. Σκεφτείτε ένα τρόπο να αυξήσετε την απόδοση αυτής της χημικής αντίδρασης. Συμβουλευτείτε το διάγραμμα διαλυτότητας – θερμοκρασίας για τα αέρια  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
  2. Με ποιόν τρόπο μπορείτε να δείξετε ότι το παραγόμενο αέριο είναι CO2 και όχι Η2 ή Ο2; Εκτελέστε έναν από τους δυό τρόπους.

 

α. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Ννν

β.  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Ν……………………………………νν