How does the ideal gas law help determine the molar mass of an unknown liquid?

The ideal gas law states that for a given pressure, temperature, and volume, the number of moles of gas is always the same. By vaporizing an unknown liquid in a Dumas tube, measuring its mass after condensation, and using the ideal gas law to calculate moles, you can divide the mass by moles to find molar mass. Since molar mass doesn't change with phase, the condensed liquid mass equals the vapor mass.

What is the purpose of immersing the Dumas tube in boiling water during this experiment?

Immersing the Dumas tube in boiling water vaporizes the unknown liquid inside. The vapor then equilibrates with its surroundings at the boiling water temperature and room pressure. After waiting 3–5 minutes for complete vaporization and an additional 3 minutes for equilibration, you remove the tube and allow it to cool so the vapor condenses back into liquid for mass measurement.

Why is it important to cool the Dumas tube to room temperature before measuring its final mass?

Cooling the tube to room temperature ensures the vapor fully condenses into liquid. If measured while still warm, residual heat could cause incomplete condensation or water droplets on the exterior to remain, adding unwanted mass. Allowing 2–3 minutes of cooling in ambient air and drying the outside with paper towels ensures an accurate mass measurement of only the condensed unknown liquid.

How do you determine the volume of the Dumas tube in this experiment?

You fill the Dumas tube completely with deionized water using a syringe, ensuring no air bubbles remain. After drying the outside, you weigh the water-filled tube and subtract the empty tube mass to find the water mass. Since water density is approximately 1 g/cm³, the mass in grams equals the volume in cubic centimeters, giving you the tube's volume for ideal gas law calculations.

What does the difference between calculated and theoretical gas constant values indicate?

After determining the actual molar mass of your unknown compound, you can recalculate the number of moles and solve for the gas constant using your experimental pressure, volume, and temperature. The difference between your calculated gas constant and the universal constant (8.314 × 10⁴ hPa·cm³/mol·K) represents the deviation from ideal gas behavior, showing how closely your unknown behaved as an ideal gas under the experimental conditions.

Why are multiple trials performed when measuring the mass of the unknown liquid?

Performing four trials allows you to calculate an average mass and standard deviation, which indicate the consistency and reliability of your results. By comparing individual trial masses and calculating standard deviation, you can assess measurement precision. The average mass is then used with the calculated moles to determine molar mass, and percent error is calculated by comparing your result to the literature value.

What safety precautions are necessary when working with the unknown liquid in this experiment?

The unknown liquids are volatile, toxic, and potentially flammable, so you must work in a fume hood and wear a lab coat, safety glasses, and two pairs of nitrile gloves. Keep the Dumas tube pointed away from yourself and others. Since acetone and unknowns rapidly permeate nitrile gloves, replace gloves if contaminated. Additionally, exercise caution around the Bunsen burner flame and hot water to prevent burns.

İdeal Gaz Yasası

Kavramlar Eğitmen Hazırlığı Öğrenci Protokolü

0 görüntülenme04:06 dk.

Bir gaz, basitçe sıvı olan ve mevcut alanı işgal etmek için serbestçe genişleyen dağınık bir madde örneğidir. Bununla birlikte, belirli sayıda gaz molekülü, belirli bir sıcaklık ve basınç altında belirli bir hacmi kaplar. Bu parametreler altında bir gazın davranışını, tüm bu değişkenleri ilişkilendirmek için evrensel gaz sabiti R'yi kullanan ideal gaz yasasını kullanarak tanımlayabiliriz.

Evrensel gaz sabiti, mol Kelvin başına 8.314 joule'ye eşittir. Bu denklem, gazlı bir sistemdeki durum ilişkilerini anlamamızı sağlar. Örneğin, sabit sıcaklık ve basınç sisteminde, daha fazla mol gaz eklenmesinin hacimde bir artışa neden olduğunu biliyoruz. Benzer şekilde, sabit sıcaklık ve mol sistemine bakabilir ve hacimdeki bir azalmanın basınçta bir artışa neden olduğunu görebiliriz.

Zorluklardan biri, ideal gaz yasasının ideal şekilde davranan gazları tanımlamasıdır. Peki bununla ne demek istiyoruz? İdeal davranış, ilk olarak, moleküllerin kendilerinin sonsuz derecede küçük olduğunu ve esasen hacimleri olmadığını ve moleküller arasındaki mesafenin tek tek molekülün boyutundan önemli ölçüde daha büyük olduğunu varsayar.

İkincisi, moleküllerin sürekli hareket halinde olduğunu varsayıyoruz. Molek

Print Procedure Steps

Kaynak: Smaa Koraym, Johns Hopkins Üniversitesi, MD, ABD

Bilinmeyen Sıvının Kütlesini Belirleme

Belirli bir basınç, sıcaklık ve hacim için ideal gaz yasasına göre, o hacimdeki gazın mol sayısı her zaman aynıdır. Bu laboratuvarda, bilinmeyen bir sıvının molar kütlesini hesaplamak için bu ilişkiyi kullanacaksınız. Çözücüyü buharlaştırmak için bilinmeyen sıvıyı içeren bir Dumas tüpünü kaynar suya batıracaksınız. Buharın çevresi ile dengelenmesi için birkaç dakika bekledikten sonra, buharın yoğunlaşmasına izin verecek ve ardından tüpteki sıvının kütlesini ölçeceksiniz. Molar kütle zamanla değişmez, bu nedenle yoğunlaşan sıvının kütlesi buharın kütlesi ile aynıdır.

Bilinmeyen sıvılar uçucu, toksiktir ve yanıcı olabilir, bu nedenle çeker ocakta çalışacaksınız. Eğitmeniniz, atanmış bilinmeyeni sizin için Dumas tüpünüze dağıtacaktır. Dumas tüpünü her zaman kendinizden ve başkalarından uzağa doğrultun. Laboratuvarın bu bölümünde suyu kaynatmak için bir Bunsen brülörü kullanılır. Kollarınızı, saçınızı ve bilinmeyen sıvıyı alevden uzak tutmaya özen gösterin ve sıcak sıvılar, cam ve metal etrafında çalışırken dikkatli olun.

Laboratuvara başlamadan önce bir laboratuvar önlüğü, koruyucu gözlük ve iki çift nitril eldiven giyin. not: Aseton ve bilinmeyen sıvılar nitril eldivenlere hızla nüfuz eder, bu nedenle bu sıvılardan herhangi birine dokunursanız yeni eldivenler alın. Eski eldivenleri atmadan önce kapüşonda kurumaya bırakın.
Bir lateks boru parçasının bir ucunu bir Bunsen brülörünün dikenli girişine bağlayın. Borunun diğer ucunu davlumbazınızdaki gaz jetine bağlayın. Bunsen brülörünün tabanındaki bileziğin kapalı olduğunu onaylayın.
Bunsen brülörü laboratuvar standının tabanındayken, Bunsen brülörünün üzerindeki laboratuvar standına bir halka fikstür takın ve halkaları alevin 2 inç üzerinde ortalanacak şekilde ayarlayın. Halkayı yerine sabitlemek için kelepçeyi sıkın. Bir platform yapmak için halkanın üzerine bir kare tel gazlı bez yerleştirin.
Ardından, 500 mL'lik bir Erlenmeyer şişesini 3 uçlu bir kelepçe ile platforma sıkıştırın. Üç uçlu kelepçenin üzerine bir termometre kelepçesi sabitleyin ve şişeden uzağa doğru döndürün.
Kelepçeler yerine oturduğunda Erlenmeyer şişesini çıkarın. Şişeye birkaç kaynar cips koyun ve deiyonize su ile 500 mL işaretine kadar doldurun.
400 mL'lik bir kabı deiyonize su ile doldurun. Doldurulmuş şişeyi tel platform üzerindeki yerine geri sıkıştırın.
Birkaç kağıt havlu edinin. Bir kağıt havluyu, Dumas tüpünün uzun boynunun uzunluğu kadar geniş şeritler halinde yırtın. not: Bunsen brülörünü yakmadan önce kağıt havluları yoldan çekin.
İtfaiye aracınızın kolayca ulaşılabilecek bir yerde olduğundan emin olun. Ardından, gaz jetini açın, çarpma ucunu Bunsen brülörünün üst kısmına yakın tutun ve gazı ateşleyecek bir kıvılcım çıkarmak için hareketli kolu hızla sıkın.
Alevi yaktıktan sonra, hava akışını artırmak için namlunun tabanındaki bileziği çevirin, bu da alevi daha sıcak hale getirecektir. Alevin yüksekliğini yaklaşık 4 – 6 inç'e çıkarmak için gaz vanasını çevirin. not: Bunsen brülörü kullanımdayken bir öğrenci iş istasyonunda kalmalıdır.
Dumas tüpünü 100 mL'lik temiz bir behere yerleştirin ve analitik bir teraziye getirin.
250 mL'lik plastik kabı dara. Tüpün tüm yüzeyindeki toz ve yağ izlerini temizlemek için bir laboratuvar mendili kullanın.

Temiz tüpü yeni bir laboratuvar mendilinde tutun ve dikkatlice plastik behere aktarın. Boş Dumas tüpünün kütlesini laboratuvar defterinize kaydedin.

Tablo 1: Bilinmeyen sıvının molar kütlesi

Deneme	Kütle_{Dumas Tüpü} _{+ Bilinmiyor}	Kütle_{Boş Dumas Tüpü}	Mass_Unknown
1
2
3
4
Ortalama Kütle_Bilinmiyor
standart sapma

Basınç (hPa)
Sıcaklık (ºC)
Sıcaklık (K)
Su_{ile doldurulmuş kütle tüpü} (g)
Kütle_suyu (g)
Yoğunluk_su(g/^cm3)	1
Hacim_gazı (cm³)
Köstebek_gazı (n)
Molar kütle_bilinmiyor(g/mol)
Hata yüzdesi (%)
Teorik R (hPa·cm³/mol·K)	8.314 × 10⁴
Hesaplanan R (hPa·cm³/mol·K)
Teorik ve hesaplanan R arasındaki fark

Tablo 1'i indirmek için buraya tıklayın

Tüpü 100 mL'lik beherinize geri aktarmak için bir laboratuvar mendili kullanın.
Eğitmeniniz sizi aradığında, beherdeki Dumas tüpünü, eğitmeninizin tüpe bilinmeyenden küçük bir hacim ekleyeceği belirlenen dağıtım başlığına getirin.
Sabit bir sıcaklığın korunmasına yardımcı olmak için Dumas tüpünün boynunu kağıt havluyla sarın.
Erlenmeyer şişesindeki su kaynadığında, Dumas tüpünü termometre kelepçesine sabitleyin. Kelepçeyi, tüp Erlenmeyer şişesi boynu ile aynı hizaya gelecek şekilde dikkatlice döndürün ve Dumas tüpünün gövdesi tamamen kaynar suya daldırılana kadar kelepçeyi yavaşça indirin. not: Şişeye dokunmayın.
Dumas tüpü yerine oturduğunda, termometre kelepçesini yerine sabitleyin ve zamanı not edin.
Şimdi, bilinmeyen sıvınızın buharlaşmasını bekleyin, bu da 3 – 5 dakika sürmelidir. not: Su seviyesi düştüğünde şişedeki suyu doldurun.
Tüpte herhangi bir sıvı göremediğinizde, zamanı not edin ve buhar sıcaklığının ve basıncının çevresiyle dengelenmesi için 3 dakika daha bekleyin.
Dumas tüpünü kaynar sudan kaldırmak için termometre kelepçesini kaldırın. Tüpün ortam havasında soğuyabilmesi için kelepçeyi şişeden uzağa çevirin.
2 – 3 dakika sonra tüpün dışını kağıt havluyla dikkatlice kurulayın. not: Su damlaları hala sıcak olabilir.
Buharın tamamen yoğunlaşması için tüpün oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Soğuduktan sonra, tüpü kelepçeden çıkarın ve 100 mL'lik behere yerleştirmeden önce tüp üzerinde kalan su kalıntılarını kurutun. not: Kalan su kütle katacaktır.
Kabı bir teraziye taşıyın ve tüpün dışını bir laboratuvar mendiliyle temizleyin. Kütleyi ölçün. Bunu laboratuvar not defterinize deneme sonrası bir kütle olarak kaydedin.
Aynı şekilde üç deneme daha gerçekleştirin. Her denemeden sonra kalan bilinmeyenin kütlesini bulmak için, boş Dumas tüpünün kütlesini her deneme sonrası kütleden çıkarın.
4. denemeyi bitirdiğinizde, Bunsen brülörünü söndürmek için gazı kapatın. Halkayı, gazlı bezi ve Bunsen brülörünü halka standından sökmeden önce 5 dakika bekleyin.

Dumas Tüpünün Hacmini Belirleme
- 400 mL'lik bir kabı deiyonize suyla doldurun ve birkaç kağıt havlu alın.
- Suyun sıcaklığını ölçün ve sıcaklığı laboratuvar defterinize kaydedin.
- Eğitmenin başlığında, 20 mL'lik bir şırıngayı beherden su ile doldurun ve şırıngaya bir iğne bağlayın.
- İğneyi dikkatlice Dumas tüpüne sokun ve suyu tüpün içine itin. not: Hava kabarcıkları oluşturmaktan kaçının, çünkü tüm havanın sonunda tüpten atılması gerekir.
- Şırınga boşaldığında iğneyi çıkarın, şırıngayı suyla doldurun, şırıngayı yeniden bağlayın ve suyu tüpe ekleyin. Dumas tüpü dolana ve görünür hava kabarcığı kalmayana kadar bu işlemi tekrarlayın.
- Dumas tüpünün dışını iyice kurulayın. Ardından, su dolu tüpü tartın ve suyun kütlesini bulmak için boş tüpün kütlesini çıkarın.
- Laboratuvar barometresinden odadaki hava basıncını kaydedin.
- Büchner şişesinin dikenli yan kolunu silikon boru kullanarak vakum pompasına veya ev elektrikli süpürgesine bağlayın.
- Filtre şişesini davlumbazın içine dik olarak sıkıştırın. Büchner şişesinin ağzına boru adaptörlü tek delikli bir durdurucu yerleştirin ve bir parça lateks borunun bir ucunu adaptörün üzerine yerleştirin. Lateks borunun diğer ucunu Dumas tüpünün uzun ucunun üzerine yerleştirin.
- Dumas tüpünü baş aşağı tutmak için termometre kelepçesini kullanın, ardından suyu filtre şişesine hızla boşaltmak için vakum hattını açın. Dumas tüpü boşaldığında, vakum hattını kapatın ve filtre şişesini ve Dumas tüpünü havaya açın.
- Dumas tüpünü 100 mL'lik behere geri yerleştirin ve dikkatlice eğitmeninize getirin, o da tüpe 1 mL aseton dağıtacaktır.
- Tüpteki tüm su damlacıkları asetonla karışana ve tüpün içi kuru görünene kadar tüpü sallayın. Kuru tüpü eğitmeninize iade edin. not: Tüpte hala herhangi bir sıvı görünüyorsa, aseton buharlaşana veya tüpten damlayana kadar tüpü boş bir beher üzerinde baş aşağı tutun.
- Vakum emme aparatını sökün ve organik ve organohalojenür ile kontamine olmuş atıkları uygun kaba atın. Kalan deiyonize suyu kanalizasyona dökün ve cam eşyalarınızı laboratuvar standart prosedürlerinize göre yıkayın.
Results
- Bilinmeyen bileşiğinizin molar kütlesini belirleyin. İdeal gaz yasasını kullanarak buharın mollerini belirleyerek başlayın. Not: Tüpteki buhar çevresi ile dengede olduğunda, oda ile aynı basınca ve kaynar su ile aynı sıcaklığa sahiptir.
- Hacim için, Dumas tüpünü dolduran su kütlesini belirleyin. not: Suyun yoğunluğu yaklaşık 1 g/^cm3'tür.
- Kullandığınız birimlere en yakın birimlerle ideal gaz sabitinin değerini seçin ve sıcaklık gibi eşleşmeyen birimleri dönüştürün.
- Bu koşullar altında gazın mol sayısını elde etmek için çözün.
- Dört denemeden bilinmeyenin ortalama kütlesini bulun.
- Sonuçlarınızın ne kadar tutarlı olduğunu görmek için standart sapmayı hesaplayın. Bilinmeyeninizin yaklaşık molar kütlesini bulmak için ortalama kütleyi hesaplanan mol sayısına bölün.
- Bu değeri, bilinmeyeniniz için üç adayın molar kütleleriyle karşılaştırın - trikloroetilen, 1,2-dikloroetan ve 2-bromopropan.
- En yakın molar kütleye sahip adayı belirleyin ve hata yüzdesini hesaplayın. not: Gazlar atmosferik basınçta ideal davranışı taklit etme eğilimindedir, bu nedenle literatür değerinin %10'u içinde olmalısınız.
- Artık bileşiğinizin gerçek molar kütlesini bildiğinize göre, ortalama kütlenizden mol sayısını yeniden hesaplayın. Daha önce olduğu gibi aynı basınç, hacim ve sıcaklığı kullanarak gaz sabitini çözün. Hesaplanan sabit ile evrensel sabit arasındaki fark, ideal gaz davranışından sapmayı temsil eder.

Browse More Videos

Dumas Tüpü

Molar Kütle Hesaplaması

Buharlaşma Yoğunlaşma

Bunsen Bekü