Techniki laboratoryjne

Źródło: Smaa Koraym z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, MD, USA

1. Określanie gęstości jajkaRozwiń

   Gęstość jest miarą tego, jak zwarta jest substancja lub obiekt, i oblicza się ją jako masę podzieloną przez objętość. Kiedy gęsty przedmiot zostanie umieszczony w cieczy o mniejszej gęstości, obiekt tonie; Gdy obiekt jest mniej gęsty niż ciecz, unosi się na wodzie. Gdy gęstości są takie same, obiekt zostanie zawieszony w cieczy. W tym eksperymencie określimy gęstość jajka, tworząc roztwór o tej samej gęstości. Zmierzymy gęstość roztworu soli za pomocą różnych naczyń szklanych do pomiaru objętości i określimy, który jest najdokładniejszy.

   • Na początek załóż odpowiedni sprzęt ochrony osobistej, w tym buty z zakrytymi palcami, długie spodnie, koszulę z długimi rękawami, fartuch laboratoryjny, gogle przeciw rozpryskom chemikaliów i rękawice.
   • Zmierz masę jajka. Ustaw łódkę wagową na wadze i wytaruj ją. Ostrożnie umieść jajko w łodzi do ważenia, jednocześnie zapisując masę w notatniku.
   • Przygotuj roztwór soli, który zostanie użyty do zawieszenia twojego jajka. Użyj zlewki o pojemności 600 ml i napełnij ją do 3/4 wysokości wodą dejonizowaną.
   • Delikatnie umieść jajko w zlewce, a następnie dodaj około jednej łyżeczki NaCl do wody. Delikatnie mieszaj roztwór, aż NaCl się rozpuści. Kontynuuj dodawanie NaCl, aż jajko unosi się tuż pod powierzchnią.
   • Użyj różnych naczyń szklanych do odmierzenia objętości roztworu soli. Zważyć cylinder z podziałką o pojemności 50 ml na górnej wadze załadowczej i zanotować masę. Następnie odmierz 20 ml roztworu soli i zapisz objętość w notatniku. nuta: Umieść pusty arkusz papieru za cylindrem z podziałką, aby wyraźniej odczytać wolumin. Zawsze view pomiar na wysokości oczu i mierz objętość od spodu łąkotki. Linie na cylindrze z podziałką są oddalone od siebie o 0,2 ml, co oznacza, że można odczytać objętość z dokładnością do setnych miejsc.

     Tabela 1: Pomiar masy

     Kontener	Masa pustego pojemnika (g)	Masa pełnego pojemnika (g)	Masa roztworu (g)	Błąd procentowy
     Butla z podziałką 50 ml
     Pipeta miarowa 10 ml
     Zlewka 50 ml
     Kolba miarowa 20 ml

     Kliknij tutaj, aby pobrać Tabelę 1
   • Zważ napełniony cylinder z podziałką i zapisz masę w swoim notatniku. Następnie wlej roztwór soli z powrotem do zlewki o pojemności 600 ml.
   • Użyj pipety miarowej do pomiaru objętości. Najpierw zważ pustą zlewkę o pojemności 50 ml i zapisz masę w notatniku. Następnie ostrożnie odmierz 10 ml roztworu soli za pomocą pipety miarowej i wlej roztwór soli do zlewki.
   • Odmierz kolejne 10 ml i dodaj do zlewki. Zważ napełnioną zlewkę i zapisz masę w notatniku. Następnie opróżnij, opłucz i osusz zlewkę.
   • Użyj kolby miarowej do pomiaru objętości. Zważyć pustą kolbę miarową o pojemności 20 ml i zanotować masę. Następnie ostrożnie napełnić kolbę roztworem soli do poziomu nieco poniżej oznaczenia napełnienia 20 ml. Nie wypełniaj go do końca. Za pomocą zakraplacza zakończyć napełnianie kolby tak, aby dno menisku dotykało linii napełniania na szyjce kolby. Następnie zważyć pełną kolbę i zanotować masę.
   • Na koniec, użyj zlewki o pojemności 50 ml do pomiaru objętości. Zważyć pustą zlewkę, a następnie napełnić zlewkę roztworem soli do 20 ml i zważyć pełną zlewkę. Zapisuj msze w swoim notatniku.
   • Zmierz przemieszczenie jajka, gdy jest zanurzone w roztworze soli. Najpierw wyjmij jajko i spójrz na poziom roztworu soli w zlewce o pojemności 600 ml. nuta: Jeśli nie znajduje się na zaznaczonej linii, dodaj do roztworu wodę dejonizowaną tak, aby menisk miał czytelną objętość i zapisz objętość.

     Pomiary	Roztwór soli przy użyciu kolby miarowej o pojemności 20 ml	jajko
     Masa (g)
     Wyporność wody (cm)	-
     Średnica wewnętrzna zlewki 600 ml (cm)	-
     Objętość (cm³)	-
     Objętość (ml)	20
     Gęstość (g/ml)

     Kliknij tutaj, aby pobrać Tabelę 2
   • Delikatnie umieść jajko w zlewce.
   • Użyj linijki, aby zmierzyć nową wysokość poziomu rozwiązania i zapisać wysokość. Następnie umieść linijkę w poprzek górnej części zlewki, aby zmierzyć średnicę wewnętrzną.
   • Oblicz nową objętość na podstawie tych pomiarów. Odejmij początkową objętość, aby uzyskać przemieszczenie jaja (objętość).
   • Aby posprzątać po eksperymencie, zwróć jajko swojemu instruktorowi i wlej roztwór soli do zlewu. Opłucz wszystkie zużyte naczynia szklane wodą z kranu i odstaw je do wyschnięcia. Na koniec zwróć chlorek sodu swojemu instruktorowi.
2. WynikiRozwiń
   • Oblicz masę roztworu w każdym z różnych objętościowych naczyń szklanych, odejmując masę pustego szkła od pełnej masy szkła.
   • Śledź niepewność swojego pomiaru, używając znaczących liczb. Na przykład, gdy spojrzymy na wymiar cylindra z podziałką, waga pustego pojemnika wynosi 90,92, a waga pełnego pojemnika 111,59. Pomiary masy mają liczby znaczące z dokładnością do setnych miejsc, dlatego ważne jest, aby liczby znaczące były zachowywane we wszystkich naszych obliczeniach. Zatem masa 20 ml roztworu soli wynosi 20,67 g.
   • Zlewka o pojemności 50 ml ważyła 28,65 g, gdy była pusta i 47,96 g, gdy zawierała 20 ml roztworu soli. Dlatego masa 20 ml roztworu soli wynosi 19,31 g.
   • Powtórz obliczenia, aby uzyskać masę 20 ml roztworu soli, który został zmierzony za pomocą pipety 10 ml i kolby miarowej 200 ml. nuta: Ogólnie rzecz biorąc, pomiary wolumetryczne są dokładniejsze w przypadku korzystania z kolby miarowej.
   • Spójrz na dokładność innych metod w porównaniu do kolby objętościowej pod względem procentowego błędu. Błąd procentowy oblicza się, odejmując wartość teoretyczną od wartości doświadczalnej, a następnie dzieląc przez wartość teoretyczną razy 100.

     • 
   • Użyj pomiaru kolby objętościowej jako wartości teoretycznej, aby określić błąd procentowy dla innych metod pomiaru objętości. Zgodnie z oczekiwaniami pomiar objętości, w którym wykorzystuje się oznaczenia na zlewce, jest najmniej dokładny. nuta: Wiemy to również dlatego, że znana gęstość czystej wody wynosi 1 g/ml. Tak więc 20 ml czystej wody waży 20 g. Gęstość roztworu soli musi być wyższa niż 20 g, ponieważ sól została dodana do wody.
   • Oblicz gęstość roztworu soli za pomocą pomiaru z kolby miarowej. Podziel masę roztworu przez objętość roztworu. Zatem gęstość roztworu soli wynosi 1,053 g/ml.
   • Porównaj obliczoną gęstość roztworu soli z gęstością jajka. Stwierdzono, że objętość obliczona na podstawie przemieszczenia wody w zlewce wynosi 61,14^cm3 lub 61,14 ml. Zmierzono masę jaja na 60,15 g, więc jego gęstość wynosi 0,9838 g/ml. Rozbieżność między gęstością jaja a gęstością roztworu soli wynika z błędu wprowadzonego w obu obliczeniach, przede wszystkim z powodu odczytów pomiaru objętości.