Labortechniken

Quelle: Smaa Koraym von der Johns Hopkins University, MD, USA

1. Bestimmen der Dichte eines EiesErweitern

   Die Dichte ist ein Maß dafür, wie kompakt eine Substanz oder ein Objekt ist, und wird als Masse dividiert durch Volumen berechnet. Wenn ein dichtes Objekt in eine Flüssigkeit mit geringerer Dichte gelegt wird, sinkt das Objekt; Wenn das Objekt weniger dicht ist als die Flüssigkeit, schwimmt es. Wenn die Dichten gleich sind, wird das Objekt in der Flüssigkeit suspendiert. In diesem Experiment bestimmen wir die Dichte eines Eies, indem wir eine Lösung mit der gleichen Dichte herstellen. Wir messen die Dichte der Salzlösung mit verschiedenen Volumenmessgläsern und bestimmen, welches am genauesten ist.

   • Um zu beginnen, tragen Sie die entsprechende persönliche Schutzausrüstung, einschließlich eng anliegender Schuhe, langer Hosen, langärmeligem Hemd, Laborkittel, Schutzbrille für chemische Spritzer und Handschuhe.
   • Misst die Masse des Eies. Stellen Sie eine Waage auf die Waage und tarieren Sie sie. Lege das Ei vorsichtig in die Waage, während du die Masse in deinem Notizbuch festhältst.
   • Bereiten Sie die Salzlösung vor, die zum Suspendieren Ihres Eies verwendet wird. Verwenden Sie den 600-ml-Becher und füllen Sie ihn zu 3/4 mit entionisiertem Wasser.
   • Legen Sie Ihr Ei vorsichtig in den Becher und geben Sie dann etwa einen Teelöffel NaCl in das Wasser. Rühren Sie die Lösung vorsichtig um, bis sich das NaCl aufgelöst hat. Füge weiterhin NaCl hinzu, bis das Ei knapp unter der Oberfläche schwimmt.
   • Verwenden Sie verschiedene Glaswaren, um das Volumen der Salzlösung zu messen. Wiegen Sie den 50-ml-Messzylinder auf der Top-Loading-Waage und notieren Sie die Masse. Messen Sie dann 20 ml Ihrer Salzlösung ab und notieren Sie das Volumen in Ihrem Notizbuch. Anmerkung: Legen Sie ein leeres Blatt Papier hinter den Messzylinder, um das Volumen besser ablesen zu können. Betrachten Sie die Messung immer auf Augenhöhe und messen Sie das Volumen von der Unterseite des Meniskus aus. Die Linien auf dem Messzylinder sind 0,2 mL voneinander entfernt, was bedeutet, dass Sie das Volumen auf die Hundertstelstelle genau ablesen können.

     Tabelle 1: Messung der Masse

     Container	Masse des leeren Behälters (g)	Masse des vollen Containters (g)	Masse der Lösung (g)	Prozentualer Fehler
     50-ml-Messzylinder
     10 ml volumetrische Pipette
     50-ml-Becherglas
     20-ml-Messkolben

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   • Wiegen Sie den gefüllten Messzylinder und notieren Sie die Masse in Ihrem Notizbuch. Gießen Sie dann die Salzlösung zurück in das 600-ml-Becherglas.
   • Verwenden Sie die volumetrische Pipette, um das Volumen zu messen. Wiegen Sie zunächst den leeren 50-ml-Becher und notieren Sie die Masse in Ihrem Notizbuch. Messen Sie dann vorsichtig 10 ml der Salzlösung mit der volumetrischen Pipette ab und geben Sie die Salzlösung in das Becherglas.
   • Messen Sie weitere 10 mL und geben Sie sie in das Becherglas. Wiegen Sie den gefüllten Becher und notieren Sie die Masse in Ihrem Notizbuch. Leeren Sie dann den Becher, spülen Sie ihn aus und trocknen Sie ihn.
   • Verwenden Sie den Messkolben, um das Volumen zu messen. Der leere 20-ml-Messkolben wird gewogen und die Masse notiert. Füllen Sie dann den Kolben vorsichtig mit der Salzlösung bis knapp unter die 20-ml-Füllmarke. Füllen Sie es nicht ganz aus. Befülle den Kolben mit einer Pipette so, dass der Boden des Meniskus gerade die Fülllinie am Flaschenhals berührt. Wiegen Sie dann den vollen Kolben und notieren Sie das Gewicht.
   • Zuletzt verwenden Sie den 50-ml-Becher, um das Volumen zu messen. Wiegen Sie das leere Becherglas, füllen Sie dann das Becherglas mit Salzlösung bis zur 20-ml-Linie und wiegen Sie das volle Becherglas. Notieren Sie die Massen in Ihrem Notizbuch.
   • Misst die Verdrängung des Eies, wenn es in die Salzlösung getaucht wird. Nehmen Sie zuerst das Ei heraus und schauen Sie sich den Füllstand der Salzlösung im 600-ml-Becherglas an. Anmerkung: Wenn es sich nicht an einer markierten Linie befindet, fügen Sie der Lösung entionisiertes Wasser hinzu, so dass der Meniskus ein ablesbares Volumen hat, und notieren Sie das Volumen.

     Messungen	Salzlösung mit einem 20-ml-Messkolben	Ei
     Masse (g)
     Verdrängung des Wassers (cm)	-
     Innendurchmesser des 600-ml-Bechers (cm)	-
     Volumen (cm³)	-
     Volumen (ml)	20
     Dichte (g/ml)

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   • Legen Sie das Ei vorsichtig in das Becherglas.
   • Verwenden Sie ein Lineal, um die neue Höhe der Lösungsebene zu messen und die Höhe aufzuzeichnen. Lege dann das Lineal über die Oberseite des Bechers, um den Innendurchmesser zu messen.
   • Berechnen Sie das neue Volumen aus diesen Messungen. Subtrahieren Sie das Anfangsvolumen, um die Verschiebung des Eies (Volumen) zu erhalten.
   • Um das Experiment aufzuräumen, gib das Ei deinem Lehrer zurück und gieße die Salzlösung in die Spüle. Spülen Sie alle gebrauchten Gläser mit Leitungswasser ab und legen Sie sie zum Trocknen aus. Geben Sie schließlich das Natriumchlorid an Ihren Lehrer zurück.
2. ResultsExpand
   • Berechnen Sie die Masse der Lösung in jedem der verschiedenen volumetrischen Glaswaren, indem Sie die Masse der leeren Glaswaren von der vollen Masse der Glaswaren subtrahieren.
   • Behalten Sie die Unsicherheit in Ihrer Messung im Auge, indem Sie signifikante Zahlen verwenden. Wenn wir uns zum Beispiel die Messung des Messzylinders ansehen, beträgt das Gewicht des leeren Behälters 90,92 und das Gewicht des vollen Behälters 111,59. Die Gewichtsmessungen haben signifikante Zahlen auf die Hundertstelstelle genau, daher ist es wichtig, dass signifikante Zahlen während unserer Berechnungen beibehalten werden. Somit beträgt die Masse der 20-ml-Salzlösung 20,67 g.
   • Das 50-ml-Becherglas 28,65 g, wenn es leer war, und 47,96 g, wenn es 20 mL Salzlösung enthielt. Daher beträgt die Masse von 20 mL der Salzlösung 19,31 g.
   • Wiederholen Sie die Berechnung, um die Masse von 20 ml Salzlösung zu erhalten, die mit der 10-ml-Pipette und dem 200-ml-Messkolben gemessen wurde. Anmerkung: Im Allgemeinen sind volumetrische Messungen genauer, wenn ein Messkolben verwendet wird.
   • Schauen Sie sich die Genauigkeit der anderen Methoden im Vergleich zum Messkolben in Bezug auf den prozentualen Fehler an. Der prozentuale Fehler wird berechnet, indem der theoretische Wert vom experimentellen Wert subtrahiert und dann durch den theoretischen Wert multipliziert mit 100 dividiert wird.

     • 
   • Verwenden Sie die Messung des Messkolbens als theoretischen Wert, um den prozentualen Fehler für die anderen Volumenmessmethoden zu bestimmen. Erwartungsgemäß ist die Volumenmessung, bei der die Markierungen auf dem Becherglas verwendet werden, am ungenauesten. Anmerkung: Wir wissen das auch, weil die bekannte Dichte von reinem Wasser 1 g/ml beträgt. Somit wiegen 20 mL reines Wasser 20 g. Die Dichte der Salzlösung muss höher als 20 g sein, da dem Wasser Salz zugesetzt wurde.
   • Berechnen Sie die Dichte der Salzlösung mit der Messung des Messkolbens. Teilen Sie die Masse der Lösung durch das Volumen der Lösung. Somit beträgt die Dichte der Salzlösung 1,053 g/ml.
   • Vergleichen Sie die berechnete Dichte der Salzlösung mit der Dichte des Eies. Es wurde festgestellt, dass das Volumen, das unter Verwendung der Wasserverdrängung in einem Becherglas berechnet wurde, 61,14 cm³ oder 61,14 ml beträgt. Das Gewicht des Eies wurde mit 60,15 g gemessen, so dass seine Dichte 0,9838 g/ml beträgt. Die Diskrepanz zwischen der Dichte des Eies und der Dichte der Salzlösung ergibt sich aus einem Fehler, der in beiden Berechnungen aufgetreten ist, hauptsächlich aufgrund der Messwerte der Volumenmessung.