Name: how impurities change melting points
Uploaded: 2020-03-26T07:22:27.000Z
Duration: 5 min 12 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Alabama Course of Study Science

9-12

Chemistry

Matter and Its Interactions

9-12.C.1.5.e

Melting Points

נקודת ההתכה של חומר היא הטמפרטורה שבה החומר מתחיל להשתנות מהפאזה המוצקה לשלב הנוזלי. בטמפרטורה זו, הפאזה הנוזלית והמוצקה נמצאות בשיווי משקל. עם חום נוסף, החומר יימס לחלוטין. אבל מה קובע את נקודת ההתכה של חומר? בואו נחשוב על מוצקים ונוזלים. מולקולות של מוצק מחזיקות זו את זו במבנה קשיח ומסודר שנקרא סריג, בעוד שלמולקולות של נוזל יש אינטראקציות חלשות יותר והן נעות ממקום למקום.
חימום מוצק מעביר אנרגיה למולקולות. עם מספיק אנרגיה, המולקולות מתגברות על הכוחות שמחזיקים אותן בסריג ומתחילות לנוע. במילים אחרות, אם אנחנו מחממים מוצק מספיק, הוא נמס לתוך נוזל. לכן, נקודת ההיתוך תלויה באנרגיה הדרושה כדי להתגבר על הכוחות בין המולקולות, או הכוחות הבין-מולקולריים, המחזיקים אותם בסריג. ככל שהכוחות הבין-מולקולריים חזקים יותר, כך נדרשת יותר אנרגיה, ולכן נקודת ההיתוך גבוהה יותר.
כוחות בין-מולקולריים רבים תלויים במידת העוצמה שבה אטומים במולקולה מושכים אלקטרונים – או באלקטרושליליות שלהם. חנקן, חמצן, פלואור וכלור הם אלקטרושליליים מאוד, בעוד פחמן, מימן וגופרית הם אלקטרושליליים במידה בינונית בלבד. קשרים בין אטומים בעלי אלקטרושליליות שונות באופן משמעותי הם קוטביים. לדוגמה, קשר פחמן-חמצן טיפוסי הוא קוטבי, אך קשר פחמן-מימן טיפוסי אינו כזה.
אלקטרונים של מולקולה מבלים זמן רב יותר סביב האטומים האלקטרושליליים ביותר שלה, מה שמעניק לה מטען שלילי קל בצד זה ומטען חיובי קל בצד השני. זה נקרא דיפול. אם הדיפול אינו מבוטל על ידי דיפול שווה ומנוגד באותה מולקולה, למולקולה יש דיפול קבוע והוא קוטבי.
כעת, בואו נדון בשלושה כוחות בין-מולקולריים חשובים: קשרי מימן, אינטראקציות דיפול-דיפול וכוחות פיזור בלונדון. קשרי מימן מתרחשים בין אטום נסוג אלקטרונים עם זוג אלקטרונים בודד לבין מימן הקשור לאטום אלקטרושלילי יותר. קשרי מימן הם בין הכוחות הבין-מולקולריים החזקים ביותר.
אינטראקציות דיפול-דיפול מתרחשות בין מולקולות קוטביות. באינטראקציה אטרקטיבית של דיפול-דיפול, הצד השלילי של דיפול אחד מתיישר עם הצד החיובי של דיפול אחר. אינטראקציות דיפול-דיפול הן בדרך כלל חלשות יותר מקשרי מימן.
כוחות הפיזור של לונדון מגיעים משינויים קצרים ואקראיים בפיזור האלקטרונים של מולקולה, הגורמים לתזוזות מקבילות במולקולות סמוכות. שינויים אקראיים אלה מתרחשים בכל מולקולה, ולכן זוהי אחת האינטראקציות הבודדות הזמינות למולקולות לא קוטביות. כוחות הפיזור בלונדון הם בין הכוחות הבין-מולקולריים החלשים ביותר.
מוקדם יותר, חזינו כי כוחות בין-מולקולריים חזקים יותר תואמים לנקודות התכה גבוהות יותר. אנו יכולים לראות זאת בפעולה עם הקסדקאן, 2-הקסדקאנון וחומצה הקסדקנית. ככל שעוצמת האינטראקציות הבין-מולקולריות הזמינות לכל מולקולה גדלה, כך גדלה גם נקודת ההיתוך.
כוחות בין-מולקולריים אינם הגורם היחיד שקובע את נקודת ההתכה של חומר. טוהרו משפיע באופן משמעותי על נקודות ההתכה וההקפאה שלו באפקט הנקרא "דיכאון נקודת הקפאה". משמעות אפקט זה היא כי תמיסה יש נקודת הקפאה נמוכה יותר מאשר ממס טהור עושה. לכן מפזרים ברחובות מלח כשקר מאוד. אם מים נאספים ברחוב, המלח מתמוסס במהירות ויוצר תמיסה עם נקודת קיפאון נמוכה בהרבה ממים טהורים.
במוצק, זיהומים משולבים במבנה הסריג. באזורים אלה יש לעתים קרובות אינטראקציות בין-מולקולריות חלשות יותר, מה שהופך חלקים מהמבנה לקלים יותר לשיבוש שלהם. לכן, בהשוואה למוצק טהור, ההתכה מתחילה בטמפרטורה נמוכה יותר ומתרחשת בטווח טמפרטורות רחב יותר.
במעבדה זו תמדוד את נקודות ההתכה של שתי תרכובות אורגניות ידועות ולאחר מכן תנתח תערובת כדי לחקור כיצד זיהומים משפיעים על טווח נקודות ההתכה.

נקודות התכה

<h4>נקודות התכה בכימיה אורגנית</h4>
נקודת ההתכה של תרכובת היא הטמפרטורה שבה הפאזה המוצקה עוברת לשלב הנוזלי בלחץ סטנדרטי של אטמוספירה אחת. נקודת ההתכה של תרכובת היא תכונה פיזיקלית, כמו מסיסות, צפיפות, צבע ואלקטרושליליות שניתן להשתמש בה כדי לזהות תרכובת. קביעת הטמפרטורה המדויקת שבה תרכובת מתחילה להתמוסס היא משימה מאתגרת; בגלל זה, נקודת ההתכה של תרכובות מדווחת כטווח. הגבול התחתון של טווח נקודת ההתכה הוא הטמפרטורה שבה טיפות הנוזל הראשונות נצפות. הגבול העליון של הטווח הוא הטמפרטורה שבה כל הפאזה המוצקה עברה לשלב הנוזלי. קיימים בספרות מדריכי עזר עם ערכים מקובלים, המשמשים לזיהוי תרכובות.
<h4>השפעת כוחות בין-מולקולריים על נקודות התכה</h4>
גורם מרכזי אחד המשפיע על נקודת ההתכה של התרכובת הוא סוג הכוחות הבין-מולקולריים הקיימים בתוך התרכובת. כוחות בין-מולקולריים מושכים או דוחים בין מולקולות של תרכובת. בשלב המוצק, המולקולות של תרכובת ייצרו מבנה סריג מאורגן כאשר המולקולות דחוסות קרוב זו לזו. ישנם שלושה סוגים עיקריים של כוחות בין-מולקולריים:
<ol>
	<li style="font-size:17px">קשר מימן – קשר מימן הוא סוג של כוח בין-מולקולרי המתרחש עקב כוחות המשיכה בין חמצן אלקטרושלילי לאטום מימן. לכן, כדי שסוג זה של כוח בין-מולקולרי יהיה נוכח, התרכובת חייבת להכיל חמצן ומימן. לכן, תרכובות המכילות קבוצות הידרוקסיל, כגון אלכוהולים, יוצרות בקלות קשרי מימן. בתוך קבוצת ההידרוקסיל, נוצר דיפול כאשר החמצן האלקטרושלילי יותר מושך את צפיפות האלקטרונים לקראתו, מה שהופך את החמצן לבעל מטען שלילי חלקי. זה גם משאיר את המימן עם מטען חיובי חלקי. חמצן אלקטרושלילי בקרבת מקום נמשך למטען החיובי החלקי, ויוצר קשר מימן. מבין שלושת סוגי הכוחות הבין-מולקולריים, קשר המימן הוא החזק ביותר.</li>
	<li style="font-size:17px">אינטראקציות דיפול-דיפול – הסוג השני בחוזקו של כוח בין-מולקולרי, אינטראקציות דיפול-דיפול נוצרות במולקולות המכילות אטומים אלקטרושליליים כגון חמצן, חנקן וכל אחד מההלידים כגון כלור ופלואור. לדוגמה, מולקולת פחמימנים המכילה פלואור תיצור אינטראקציות דיפול-דיפול. איך? אטום הפלואור האלקטרושלילי ימשוך את צפיפות האלקטרונים לקראתו, מה שהופך אותו לבעל מטען שלילי חלקי. האטום המקשר, פחמן, מאבד חלק מצפיפות האלקטרונים ולכן מקבל מטען שלילי חלקי. זה יוצר דיפול זמני בקשר פלואור-פחמן. כאשר מטענים מנוגדים נמשכים, הפלואור השלילי חלקית נמשך לפחמן החיובי חלקית של מולקולה שכנה אחרת, ויוצר אינטראקציה דיפול-דיפול.</li>
	<li style="font-size:17px">London dispersion forces – סוג זה של אינטראקציה הוא סוג של כוחות ואן דר ואלס והוא קיים בכל התרכובות. כוחות הפיזור של לונדון הם הסוג החלש ביותר של כוחות בין-מולקולריים. בדומה לאינטראקציות דיפול-דיפול, ישנה חלוקה מחדש של צפיפות האלקטרונים סביב המולקולה, מה שגורם להיווצרות מטענים זמניים. בניגוד לאינטראקציות דיפול-דיפול, הדיפולים הנוצרים בכוחות הפיזור בלונדון חלשים מאוד ומינימליים. לדוגמה, תרכובות לא-קוטביות כמו מתאן, אתאן, פנטאן ואוקטן מתקשרות באמצעות כוחות פיזור בלונדון. שטח הפנים והאורך של המולקולה קובעים את עוצמת הכוחות המושכים, כך שלתרכובות בעלות שטח פנים גדול יותר יש כוחות פיזור גדולים יותר מאשר לתרכובות קטנות יותר. לכן, לאוקטן יהיו כוחות פיזור חזקים יותר בלונדון מאשר למתאן.</li>
</ol>
לכל סוג של כוח בין-מולקולרי יש כוח משיכה שונה. לכן, תרכובות המכילות קשרי מימן דורשות יותר אנרגיה כדי לשבור את המשיכה בין מולקולות מאשר תרכובת לא קוטבית שיש לה רק כוחות פיזור בלונדון. לפיכך, נוכחות של קשרי מימן מגדילה את נקודת ההתכה של תרכובת.
<h4>השפעת זיהומים על נקודות התכה</h4>
ערכי ספרות מדווחים של נקודות התכה מניחים שיש לך מדגם טהור של התרכובת המדוברת. לעתים קרובות במעבדה או בדגימות לא ידועות, הדגימות הנבדקות אינן תרכובות טהורות. זיהומים גורמים לנקודת ההתכה הנצפית של תערובת להיות נמוכה יותר מטמפרטורת ההתכה בפועל של התרכובת הטהורה. הטווח הנצפה גדול מזה של החומר הטהור.
בתרכובת טהורה, המוצק מורכב ממבנה אחיד ומסודר ודורש כמות מסוימת של טמפרטורה כדי לפרק את המבנה כדי שהתרכובת תעבור לשלב הנוזלי. בתערובת המכילה זיהומים, השלב המוצק מורכב ממבנה לא מאורגן. זה דורש הרבה פחות אנרגיה כדי לעבור לשלב הנוזלי, ובכך להוריד את נקודת ההיתוך. תופעה זו ידועה בשם דיכאון נקודת התכה. ככל שיש יותר זיהומים בדגימה, כך טווח נקודות ההתכה רחב יותר, וטמפרטורת ההתכה נמוכה יותר.

נקודות התכה בכימיה אורגנית
נקודת ההתכה של תרכובת היא הטמפרטורה שבה הפאזה המוצקה עוברת לשלב הנוזלי ב ...

Education

JoVE Lab Manual

כימיה

how impurities change melting points

Melting point helps identify an organic compound by showing the temperature where a solid turns into a liquid at 1 atmosphere of pressure. It is a physical property, like solubility, density, color, and electronegativity. Because the exact start of melting is hard to measure, the result is reported as a range. The lower end is when the first drops of liquid appear. The upper end is when the last solid has melted. Scientists compare this range with literature values to help identify a compound.

Intermolecular forces have a strong effect on melting point. In a solid, molecules pack into an ordered lattice structure. A compound with stronger attractions between molecules needs more energy to break that structure apart. Hydrogen bonding is the strongest of the three main intermolecular forces. It forms when an electronegative oxygen attracts a hydrogen atom, as in compounds with hydroxyl groups such as alcohols. The oxygen pulls electron density toward itself, so oxygen becomes partially negative and hydrogen becomes partially positive. Nearby electronegative oxygens are attracted to that positive hydrogen and form a hydrogen bond.

Dipole-dipole interactions are the second-strongest type of intermolecular force. They form in molecules with electronegative atoms such as oxygen, nitrogen, chlorine, and fluorine. For example, a molecule with fluorine can develop a temporary dipole because fluorine pulls electron density toward itself. That leaves the attached carbon with less electron density. The partially negative fluorine is then attracted to the partially positive carbon of a neighboring molecule. London dispersion forces are the weakest type and are present in all compounds. They are especially important in nonpolar molecules such as methane, ethane, pentane, and octane. Larger molecules with more surface area have stronger London dispersion forces, so octane has stronger attractions than methane. Because hydrogen bonding is strongest, compounds with hydrogen bonds usually have higher melting points than nonpolar compounds that rely only on London dispersion forces.

Impurities can lower the melting point of a sample. Literature values assume a pure compound, but lab samples are often mixtures. An impure sample usually melts over a broader range and at a lower temperature than the pure substance. This effect is called melting point depression. In a pure compound, the solid is uniform and ordered, so it needs more heat to melt. In a mixture, impurities disrupt that order and make the solid less stable. The more impurities present, the lower the melting point and the wider the melting range.

How Impurities Change Melting Points

lab techniques

Measuring with Accuracy in the Lab

Measuring with accuracy in the lab starts with careful records, the right tools, and correct reading of data. Scientists use lab notebooks to record how an experiment was done. These notes include the amounts of materials used and each step of the procedure. Without that record, an experiment cannot be repeated in the same way. Balances and glassware are used to measure solids and liquids for experiments. The precision of a measurement depends on the equipment used. Digital balances show the...

scientific measurement and lab skills

Graphs, Curve Fit, and Standard Deviation

Two-dimensional graphs help students compare an independent variable with a dependent variable in science data. In a chemistry example, temperature is the independent variable and volume is the dependent variable. After data are collected, the relationship between the two measurements must be quantified so it can be evaluated and compared with other relationships. A graph can also show when no relationship exists between the two variables. To make a two-dimensional graph, each data point needs...

stoichiometry, product yield, and limiting reactants

stoichiometry-product-yield-and-limiting-reactants

Balancing Equations and Reactant Limits

Chemical equations show how reactants change into products during a reaction. Stoichiometry is the study of the relative amounts of reactants and products. It is based on the Law of Conservation of Mass, which says matter is neither created nor destroyed. Because atoms are only rearranged, the number and identity of atoms must match on both sides of a reaction. That is why a chemical equation must be balanced. A balanced equation has the same number of atoms for each element in the reactants...

redox reactions

Oxidation States in Redox Reactions

Oxidation states help identify redox reactions. In a redox reaction, oxidation is the loss of one or more electrons, and reduction is the gain of one or more electrons. These reactions are often tracked by changes in oxidation state, also called oxidation number. Each atom in a molecule has an oxidation state. This number shows how oxidized an atom is compared with its free elemental form. It is written as the charge an atom would have if every bond were purely ionic. In that model, bonding...

ideal gas law

Gas Laws Behind the Ideal Gas Equation

The ideal gas equation brings together the main gas laws used in chemistry. Gases have molecules that are far apart, so their behavior is described with four measurable variables: pressure, volume, number of moles, and temperature. The ideal gas law links these variables with the gas constant, R, which equals 8.314 J·K−1 mol−1. Boyle’s law describes the link between pressure and volume. When temperature and the number of moles stay constant, pressure and volume change in opposite directions.

acid and base concentrations

Acids, Bases, and pH in Titration

Acids, bases, and pH explain how acidic or basic a solution is. An Arrhenius acid releases hydrogen ions when it dissolves in water, while an Arrhenius base releases hydroxide ions. These reactions also create conjugate partners: an acid forms a conjugate base after losing hydrogen, and a base forms a conjugate acid after losing hydroxyl. Every acid has a conjugate base, and every base has a conjugate acid. pH measures the amount of hydrogen ions in a solution. The pH scale runs from 0 to 14...

buffers

Buffer pH and the Common Ion Effect

Buffer solutions help keep pH steady when acids or bases are added. In water, an Arrhenius acid (HA) dissociates into hydrogen ions, H+, and a conjugate base, A-. More hydrogen ions make a solution more acidic and lower its pH. An Arrhenius base (BOH) dissociates into a conjugate acid, B+, and hydroxide ions, OH-. Strong acids and strong bases usually change pH a lot because they react completely in water and raise the amount of H+ or OH-. Buffers reduce those pH changes. A buffer usually...

enthalpy of reaction

Reaction Heat, Hess’s Law, and Calorimetry

Reaction heat is explained through enthalpy, Hess’s law, and calorimetry. These ideas show how heat moves during chemical reactions and how scientists measure it. Thermodynamics is the study of heat energy and other forms of energy, such as work. Its laws are used across science, from biology to physics. The first law says energy is conserved in an isolated system. Energy can change form, such as thermal energy becoming work, but it cannot be created or destroyed. The second law of...

solubility

Solubility in Water and Other Solvents

Solubility describes how much of a solute can dissolve in a specific solvent. It is usually reported as solute mass per solvent volume or as solute mass per solvent mass. For example, sodium chloride has a solubility of 36 g per 100 mL of water at room temperature. If solubility is given by solvent mass, that mass must be converted to volume for later calculations. Temperature changes solubility. Sodium carbonate dissolves at about 7 g per 100 mL of water at 0 °C, 22 g per 100 mL at room...

metal flame emission

Flame Test Metal Color Clues

Flame testing uses a metal sample and a flame to identify a substance by its color. Each element gives off a characteristic light emission in the flame, so the color can help distinguish one element from another. This same idea appears in fireworks, where different metal components create different colors. The color comes from energy absorbed by the metallic component. When a species absorbs energy, that energy can go into translation, vibration, rotation, or electron excitement. Electron...

balmer series

Hydrogen Emission Lines

Hydrogen emission lines show how electrons move between fixed energy levels in the Bohr model. Niels Bohr proposed this model for the hydrogen atom in 1913. In this model, an electron can only occupy certain orbits, and it cannot exist between them. These energy states are labeled with the quantum number n. The ground state is n = 1. Higher values, such as n = 2, 3, 4, and so on, are excited states. An electron changes state only by absorbing or emitting energy equal to the difference between...

beer's law

Absorbance Spectra and Beer-Lambert Analysis

Absorbance spectra and the Beer-Lambert Law show how light can be used to study molecules in solution. When light hits a substance, it may be absorbed, transmitted, or reflected. A substance often interacts with a range of wavelengths, and each wavelength can affect the molecules or atoms in a different way. When a molecule absorbs light, that energy can be used for translation, vibration, rotation, or electron excitement. Electron excitement is especially important in spectroscopy because it...

concentration dependence

Reaction Order and Rate Constants

Chemical kinetics describes the speed of a chemical reaction. The rate depends on the reaction mechanism, the complexity of the reaction, and the number of reactants involved. Reactant concentration also affects how fast a reaction happens. The rate law is the experimental relationship that connects these factors to reaction rate. In the rate law, each reactant contributes through a reaction order. The general form is r = k[A]^m[B]^n for aA + bB + ... → cC. Here, r is the reaction rate, k is...

temperature dependence

Reaction Rate, Arrhenius, and Catalysts

Chemical kinetics explains how fast a reaction happens and why that speed changes. The reaction rate is the speed of a chemical reaction. It is defined as the change in concentration of a reactant or product over time. Reaction speed depends on several factors, including the concentration of the reactants and the temperature of the reaction. Each reactant affects the rate in a specific way. That relationship is described by the rate law. The rate law is an equation that connects the...

galvanic cells

Battery Power from Redox Reactions

Electrochemistry studies how chemical change and electrical energy are linked. In this branch of chemistry, electrons move from one species to another. That movement can either produce current or be driven by an applied current. The main reaction in electrochemistry is the oxidation-reduction, or redox, reaction. A redox reaction has two half-reactions. Oxidation is the loss of electrons, and reduction is the gain of electrons. These changes also shift the oxidation state of each substance. The...

electrolytic cells

Electroplating with Electrolytic Cells

Electrochemistry links electrical energy with chemical change, and electrolytic cells show how electricity can drive a nonspontaneous reaction. In these reactions, electrons move from one species to another. The key chemistry is a redox reaction, or oxidation-reduction reaction, which happens in two half-reactions. Oxidation is the loss of electrons, and reduction is the gain of electrons. The substance that loses electrons is the reducing agent, and the substance that gains electrons is the...

proper lab notebook keeping

Recording a Reproducible Lab Experiment

Accurate lab notebook records are essential in science and organic chemistry labs. Without clear notes, descriptions, quantities, and observations, an experiment cannot be repeated or checked. Good record keeping supports reproducibility, which means other people can follow the same work and get similar results. A laboratory notebook is useful in school labs, research settings, and industry. It can also become a legal record when an idea, process, substance, or technique is patented and...

basic organic chemistry techniques

Organic Lab Glassware and Safe Handling

Organic chemistry labs use specific glassware, careful weighing steps, and controlled heating to keep reactions safe and accurate. Beakers and Erlenmeyer flasks are often used for mixing or holding solvents, but they are not meant for measuring volume unless only an approximate amount is needed. Volumetric glassware is used when a precise volume matters. This group includes graduated cylinders, volumetric pipettes, and volumetric flasks. A graduated cylinder is commonly used in the organic lab...

melting points

Melting point helps identify an organic compound by showing the temperature where a solid turns into a liquid at 1 atmosphere of pressure. It is a physical property, like solubility, density, color, and electronegativity. Because the exact start of melting is hard to measure, the result is reported as a range. The lower end is when the first drops of liquid appear. The upper end is when the last solid has melted. Scientists compare this range with literature values to help identify a compound. <br...

boiling points

Boiling Point and Vapor Pressure

Boiling point and vapor pressure are key physical properties of a liquid. For a pure compound, the boiling point can help identify the substance. In experiments, the boiling point is usually recorded as a range because exact values are hard to measure and may differ by a few degrees from the literature value. Vapor pressure explains why a liquid boils. In a sealed container, some molecules at the liquid surface gain enough energy to escape into the gas phase. At the same time, some gas...

recrystallization

Purifying Crystals by Solubility

Purifying crystals by solubility is a key organic chemistry technique. Recrystallization uses differences in solubility to separate a desired solid product from starting materials, solvent, and impurities. It is one of the three standard purification methods, along with distillation and extraction. Solubility is the maximum amount of a substance that can dissolve in a fixed volume of solvent at a given temperature. Different solutes dissolve in different solvents, and their behavior can vary...

extraction

Separating Mixtures with Solvent Extraction

Solvent extraction is a common way to separate and isolate a target compound in organic chemistry. In this process, a solute moves from one phase to another so it can be separated from unreacted starting materials or impurities. Extraction is also useful when a product is dissolved in a reaction solvent that is hard to remove by evaporation, such as a solvent with a high boiling point. There are three main types of extraction. In solid-liquid extraction, the solute moves from a solid phase...

simple distillation

Separating Liquids by Boiling Point

Separating liquids by boiling point is the goal of distillation. A miscible mixture contains liquids that mix evenly, and it can be heated so that the more volatile liquid evaporates first. Volatility is a liquid’s tendency to vaporize, and boiling begins when bubbles form in the liquid phase. In a closed container, liquid and vapor can reach equilibrium, which means the rate of vaporization equals the rate of condensation. The pressure from the vapor above the liquid is called vapor pressure.

steam distillation

Steam Distillation and Low-Boiling Separation

Steam distillation is a separation method for temperature-sensitive organic compounds. It works best when the organic compound is immiscible in water, meaning the two liquids do not mix. The method helps remove the organic molecule from a non-volatile contaminant without using the higher temperatures needed for many other separations. In steam distillation, the immiscible mixture is heated until both water and the volatile organic compound distill together. The vapor rises to a condenser,...

thin-layer chromatography

TLC Separation by Polarity

Thin-layer chromatography (TLC) separates compounds in a mixture by polarity. It uses the same basic parts as other chromatography methods: a stationary phase, a mobile phase, and the solute. In TLC, the stationary phase is a thin coating on a plate instead of material packed into a column. The stationary phase in most TLC systems is polar silica gel, a form of silicon dioxide. Its surface has OH groups that can form hydrogen bonds. The sample is first spotted on a pencil start line with a...

column chromatography

Separating Mixtures by Polarity

Column chromatography separates compounds in an organic chemistry lab by using differences in physical properties. It is especially useful for microscale separations when less than 10 grams of material is available for analysis. The method can separate a mixture based on solubility, polarity, hydrophobicity, size, and charge. Any chromatography system has three main parts: the stationary phase, the mobile phase, and the sample mixture. In column chromatography, the stationary phase is usually...

hydrolysis of an ester

Soap Formation from Triglycerides

Triglycerides are lipids made of a glycerol backbone linked to three fatty acids. They are common in vegetable oils and animal fats. Plant lipids are the basis of vegetable oils, while animal lipids are used as lard or general sources of fats. A fatty acid has a long carbon chain, usually between 12 and 20 carbons, with a weak organic acid at one end. Some fatty acids contain double bonds. These are unsaturated fats. The double bond usually gives the chain a bent, cis shape. As a result,...

synthesis of luminol

Luminol Chemiluminescence in Forensics

Luminol chemiluminescence shows how a chemical reaction can produce light and help with blood detection. Chemical reactions may be endothermic or exothermic, depending on whether they absorb or release heat as reactants become products. The enthalpy of a reaction is the energy difference between reactants and products, or ΔH. A positive ΔH means the reaction is endothermic. A negative ΔH means it is exothermic. Many reactions do not happen in a single step. They can pass through intermediates...

esterification

Ester Formation and Everyday Fragrances

Esters are organic compounds with a carbonyl group attached to an oxygen that connects to another alkyl or aryl group. Their general formula is RCOOR'. They are often made by reacting a carboxylic acid with an alcohol in an esterification reaction. In this process, the hydroxyl group of the acid is replaced by an alkyl or aryl group. Many simple esters have familiar fruit and flower smells because their structures are small and less complex. Formic acid and methanol can combine to form methyl...

identification of unknown aldehydes and ketones

identification-of-unknown-aldehydes-and-ketones

Carbonyl Tests for Aldehydes and Ketones

Aldehydes and ketones are carbonyl compounds, which means they contain a C=O functional group. A ketone has two alkyl or aryl groups attached to the carbonyl carbon. Acetone is the simplest ketone, with two methyl groups. An aldehyde is similar, but it has at least one hydrogen attached to the carbonyl carbon. Formaldehyde is the simplest aldehyde, and acetaldehyde has one hydrogen and one methyl group. The carbonyl carbon in both aldehydes and ketones is electrophilic because the oxygen atom...

uv-vis spectroscopy of dyes

How Dyes Absorb Visible Light

Dyes absorb visible light because their molecular structure lets them interact with specific wavelengths. When light hits a substance, some light is absorbed and the rest is reflected or transmitted. The color we see depends on the wavelength that is reflected. A blue substance reflects blue light, around 430 to 480 nm, and absorbs the complementary orange region, around 590 to 630 nm. Compounds that do not absorb in the visible range appear colorless to the human eye. Light also has energy and...

identifying alcohols

Alcohol Tests for Primary, Secondary, and Tertiary

Alcohol tests can help sort alcohols by structure and reactivity. Alcohols are organic molecules with a hydroxyl group attached to an alkyl or aryl group, written as ROH. If the carbon with the hydroxyl group has one R group, the alcohol is primary. If it has two R groups, it is secondary. If it has three R groups, it is tertiary. Alcohols can also be aromatic when they contain a benzene ring. Phenol is the simplest aromatic alcohol. To identify an alcohol, chemists can use its chemical...

chemistry

Comprehensive, curriculum-focused videos for both instructors and students in introductory chemistry lab courses.

https://cloudfront.jove.com/files/banners/scicat/labbio.jpg

Learn how melting point helps identify compounds, how intermolecular forces affect it, and why impurities cause melting point depression in lab samples.

How Impurities Change Melting Points | JoVE K12

Texas Essential Knowledge and Skills

High School

Chemistry and Physics

IPC.7

IPC.7.C

Georgia Standards of Excellence

Physical Science

SPS2.

Physical Properties

התכוננו ללמד את נקודות התכה עם מדריך מדריכים זה באורך 2 דקות. כולל שלבי הכנה מרכזיים עבור מעבדת Chemistry ב-JoVE Lab Manual.

הכנת מדריך עבור נקודות התכה ב-Chemistry - 6.5K+ צפיות | JoVE Lab Manual

עקבו אחר הנהלים של נקודות התכה שלב אחר שלב בסרטון פרוטוקול סטודנטים זה באורך 8 דקות. חלק מאוסף Chemistry ב-JoVE Lab Manual.

פרוטוקול סטודנטים עבור נקודות התכה ב-Chemistry - 47K+ צפיות | JoVE Lab Manual

The Atomic Theory of Matter

The earliest recorded discussion of the basic structure of matter comes from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus argued that all matter ...

Atomic Mass

Atoms &mdash; and the protons, neutrons, and electrons that compose them &mdash; are extremely small. For example, a carbon atom weighs less than 2 ...

Molar Mass

The identity of a substance is defined not only by the types of atoms or ions it contains but by the quantity of each type of atom or ion. For example, ...

Periodic Classification of the Elements

The periodic table arranges atoms based on increasing atomic number so that elements with the same chemical properties recur periodically. When their ...

atomic-radii-and-effective-nuclear-charge

Atomic Radii and Effective Nuclear Charge

The elements in groups of the periodic table exhibit similar chemical behavior. This similarity occurs because the members of a group have the same number ...

Ionic Radii

Ionic radius is the measure used to describe the size of an ion. A cation always has fewer electrons and the same number of protons as the parent atom; it ...

Ionization Energy

The amount of energy required to remove the most loosely bound electron from a gaseous atom in its ground state is called its first ionization energy ...

Electron Affinity

The electron affinity (EA) is the energy change for adding an electron to a gaseous atom to form an anion (negative ion).



This process can be either ...

1. Use the periodic table as a model to predict the structure and properties of atoms and elements.

9-12.C.1.1

Subatomic Particles

Dalton was only partially correct about the particles that make up matter. All matter is composed of atoms, and atoms are composed of three smaller ...

Elements: Chemical Symbols and Isotopes

A chemical symbol is an abbreviation used to indicate an element or an atom of an element. For example, the symbol for mercury is Hg. The same symbol is ...

Ions and Ionic Charges

In ordinary chemical reactions, the nucleus &mdash; which contains the protons and neutrons of each atom and thus identifies the element &mdash; remains ...

a. Assess the merits and limitations of historic and modern atomic models pertaining to the presence, position, mass, and charge of subatomic particles.

9-12.C.1.1.a

b. Develop and use models of an element's subatomic particles to compare and contrast its atoms, ions, and isotopes.

9-12.C.1.1.b

The Wave Nature of Light

The nature of light has been a subject of inquiry since antiquity. In the seventeenth century, Isaac Newton performed experiments with lenses and prisms ...

The Electromagnetic Spectrum

The electromagnetic spectrum consists of all the types of electromagnetic radiation arranged according to their frequency and wavelength. Each of the ...

Emission Spectra

When solids, liquids, or condensed gases are heated sufficiently, they radiate some of the excess energy as light. Photons produced in this manner have a ...

Atomic Orbitals

An atomic orbital represents the three-dimensional regions in an atom where an electron has the highest probability to reside. The radial distribution ...

The Energies of Atomic Orbitals

In an atom, the negatively charged electrons are attracted to the positively charged nucleus. In a multielectron atom, electron-electron repulsions are ...

The Aufbau Principle and Hund's Rule

To determine the electron configuration for any particular atom, we can build the structures in the order of atomic numbers. Beginning with hydrogen, and ...

electron-configuration-of-multielectron-atoms

Electron Configuration of Multielectron Atoms

The alkali metal sodium (atomic number 11) has one more electron than the neon atom. This electron must go into the lowest-energy subshell available, the ...

c. Analyze and interpret data to identify or describe an element based on its number of protons, its relative abundance of isotopes, its organization and placement of electrons, and its light emission spectrum. Examples: average atomic mass, electron configuration, orbital notation, noble-gas notation, photoemission spectroscopy

9-12.C.1.1.c

comparing-intermolecular-forces-melting-point-boiling-point

Comparing Intermolecular Forces: Melting Point, Boiling Point, and Miscibility

Intermolecular forces are attractive forces that exist between molecules. They dictate several bulk properties, such as melting points, boiling points, ...

surface-tension-capillary-action-and-viscosity

Surface Tension, Capillary Action, and Viscosity

Surface Tension
The various IMFs between identical molecules of a substance are examples of cohesive forces. The molecules within a liquid are surrounded ...

Chemical Reactions in Aqueous Solutions

Chemical substances interact in many different ways. Certain chemical reactions exhibit common patterns of reactivity. Due to the vast number of chemical ...

d. Ask questions to determine the relationship between an element's physical and chemical properties and its position on the periodic table. Examples: density, melting point, chemical hardness; reactivity, chemical stability, oxidation state

9-12.C.1.1.d

e. Construct explanations of how periodic trends can be used to predict the properties of elements. Examples: atomic radii, ionization energy, electronegativity

9-12.C.1.1.e

Reaction Stoichiometry

A balanced chemical equation provides a great deal of information in a very succinct format. Chemical formulas provide the identities of the reactants and ...

Limiting Reactant

The relative amounts of reactants and products represented in a balanced chemical equation are often referred to as stoichiometric amounts. However, in ...

Reaction Yield

The theoretical yield of a reaction is the amount of product estimated to form based on the stoichiometry of the balanced chemical equation. The ...

Stoichiometry, Product Yield, and Limiting Reactants

Chemical equations represent how a chemical reaction proceeds from reactants to products through physical or chemical change using chemical formulas.
...

4. Use stoichiometric ratios to support the claim that atoms, and therefore mass, are conserved during chemical reactions.

9-12.C.1.4

formula-mass-and-mole-concepts-of-compounds

Formula Mass and Mole Concepts of Compounds

Formula Mass of Covalent Compounds

Chemical formulas represent the elemental makeup of substances. For covalent compounds, the formula represents the ...

a. Quantitatively apply the concepts of the mole and Avogadro's number to conceptualize and calculate percent composition and empirical or molecular formulas of common compounds.

9-12.C.1.4.a

How Impurities Change Melting Points

Description

Transcript

More videos by Standards