Определување на волуменскиот удел на кислородот во воздухот
Презентиран е едноставен и брз метод за определување на волуменскиот удел на кислородот во воздухот базиран на негова реакцијата со азот моноксидот:
2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g) (1)
Во експериментот NO(g) се создава при реакцијата на Fe2+ со NO2- (равенка 2) и потоа реагира со кислородот од воздух. При тоа се добива NO2(g). Тој е растворлив во вода и реагира со неа (равенка 3).
Fe2+(aq) + NO2-(aq) + 2H+(aq) = Fe3+(aq) + NO(g) + H2O(l) (2)
2NO2(aq) + H2O(l) = HNO3(aq) + HNO2(aq) (3)
Реакција прикажана со равенката 1 е завршена, само ако се потроши азот моноксидот. Од мерењата на волумените на гасовите на почетокот и крајот на реакцијата може да се пресмета волуменскиот удел на кислород во воздухот.
Прибор
Пластична пипета со скратена капилара (според висината на шишенцето), три шприца (два од 1 mL и еден од 5 mL) со соодветни игли, стаклено шишенце со соодветна сталката за шишенце, водоотпорен фломастер, ножици.
Хемикалии
Заситен раствор на NaNO2, ратсвор од FeSO4 (250 mg во 5 mL HCl (15-20 %))
Начин на работа
Чекор 1
Соберете ги и проверете ги потребните материјали.
Чекор 2
Ставете го шишенцето со растворот од FeSO4 на сталката за шишенце. Отворете го и пипетата целосно наполнете ја со растворот.
Чекор 3
Наполнете еден шприц со 1 mL воздухот и уште еден со 0,2 mL заситен раствор од NaNO2.
Забодете ја иглата на вториот шприц во главата на пипетата.
Внимателно, "капка по капка", додаде од растворот на NaNO2
се додека една третина од волуменот на главата на пипета се исполни со
безбоен гас (NO).
Чекор 4
Со маркер одбележете го нивото на течноста во пипета.
Чекор 5
Забодете ја иглата на другиот шприц со 1 mL воздухот во главата на пипетата и полека внесете го воздухот во неа.
Чекор 6
Држете ги двата шприца и протресете ја пипетата за да се обезбеди мешање и растворање на создадениот NO2.
Не чекајте премногу долго.
Чекор 7
После тоа, со вториот шприц, се извлекува дел од гасот сè додека течноста во главата на пипета го достигне означеното ниво на течноста.
Чекор 8
Се отчитува волуменот на гасот во шприцот, се запишува и со него се прават соодветни пресметки објаснети понатаму.
Чекор 9
Остатокот од азот моноксидот, оној кој не изреагирал, се елиминира со негово извлекување во шприц што содржи 2 mL вода и 2 mL воздух.
Пресметување на волуменскиот удел на кислородот во воздухот
волуменски удел на кислородот во воздухот = Voxygen ·100
Voxygen- волумен на кислородот во 1 mL
Нека непознатиот волумен на NO во пипетата го означиме со Vx. Ова е волуменот означен со маркерот на пипетата. Волуменот на воздухот е 1 mL. Така што вкупниот волумен
Vt = Vx + 1 mL
Конечниот волумен (Vf) е збир на волуменот на гасот за кој е ставена ознаката (што значи Vx) и волуменот на гасот кој се наоѓа во шприцот и чија вредност може да се отчита на скалата на шприцот (Vread ):
Vf = Vx + Vread
Значи, ако се направи замена за Vt и Vf, во DV = Vt – Vf
DV = (Vx + 1 mL) – (Vx + Vread)
Конечниот израз ќе биде
DV = 1 mL - Vread
следи:
Voxygen = DV/3
што значи дека волуменскит удел на кислород во воздухот се пресметува со изразот
волуменски удел на кислородот во воздухот = ( 1 mL - Vread)/3
оваа вредност се множи со100 и ќе се добие вредност изразена во проценти на волуменскиот удел на кислородот во воздухот.
Совети за безбедност
Растворот од FeSO4•7H2O во хлороводородна киселина е корозивен и треба да се собира во шише за кисел отпад или треба да се третира со база пред да се истури во одводот. Азот моноксидот е корозивен и отровен гас. Поради овие својства, гасот треба да се елиминира со вовлекување во шприц од 5 mL во којшто има 2 mL вода и 2 mL воздух. Овој отпад може да се меша со отпадниот раствор што содржи FeSO4•7H2O или да се истури во одвод со големо количество вода.