overzicht
Hoe kan de oceaan kouder zijn dan 0 graden c, de temperatuur waarbij het water bevriest? Het blijkt dat de concentratie van de deeltjes (in dit geval de ionen van het zout) in oceaanwater de temperatuur verlaagt waarbij het zoutwater bevriest. Studenten leren hoe oceaanwater bevriest bij een lagere temperatuur dan zoetwater door een experiment uit te voeren om de temperatuur van een vriezer te bepalen., Dit experiment kan worden uitgevoerd in de klas of thuis door studenten in honors en AP-niveau chemie of kan gemakkelijk worden gewijzigd om te gebruiken in elke fysische wetenschap klasse.
doelstellingen
studenten zullen leren:
- om zoutwater (NaCl) oplossingen van verschillende concentraties te maken, inclusief hoe de molaliteit van de oplossing te berekenen.
- voor het bepalen van de onderdruk van het vriespunt van de zoutwateroplossingen.
- de temperatuur van een vriezer schatten door het gedrag van verschillende concentraties zoutwater te observeren.,
lesvoorbereiding
het concept van de vriespunt depressie van zout water is een perfecte toepassing van colligatieve eigenschappen en kan worden gebruikt als een gelegenheid om leerlingen kennis te laten maken met de extreem koude omgeving van de Arctische en Antarctische Oceaan wateren. Volgens NOAA bevriest het water in de Noordelijke IJszee bij -1,9 graden C (http://oceanservice.noaa.gov/facts/oceanfreeze.html) door het zout dat erin is opgelost. Meer geconcentreerde zoutwaterlichamen (zoals het Great Salt Lake in Utah) zouden nog koudere temperaturen nodig hebben om te bevriezen.,
Als u een cursus geavanceerde chemie geeft, moeten voorafgaand aan dit experiment de achtergrondchemie Concepten (zie bijgevoegd) worden behandeld zodat uw leerlingen de berekeningen kunnen uitvoeren voor het bepalen van de vriespunt depressie van zoutwateroplossing.
Als u een eerdere wetenschapsles geeft, raadpleeg dan de vriestemperaturen voor de verschillende zoutwateroplossingen (zie bijgevoegde achtergrondchemie-informatie) om het vriespunt te bepalen van elk van de achtereenvolgens verdunde zoutwateroplossingen die tijdens de procedure worden verkregen., Uw leerlingen kunnen procedurele stappen overslaan 7 & 8.
Procedure
- met afplakband de vier huishoudglazen “A”, “B”, “C” en “D”etiketteren. Bewaar deze voor stap 3.
- Los een eetlepel (20 g) keukenzout op in exact ¼ kopje (59 mL = 0,059 kg) leidingwater in elk van de glazen met het label A, B, C en D. roer goed door.
- zet glas a opzij. Glas A bevat nu 20 g NaCl en 0,059 kg water.
- verdun de oplossing in glas B met nog eens 0,104 kopjes water (1 eetlepel en 2 theelepels). Roer., Glas B bevat nu 20 g NaCl en 0,084 kg water.
- verdun de oplossing in glas C met nog eens 0,25 kopjes water (1/4 kop). Roer. Glas C bevat nu 20 g NaCl en 0,118 kg water.
- verdun de oplossing in glas D met nog eens 0,75 kopjes water (3/4 kop). Roer. Glas D bevat nu 20 g NaCl en 0,236 kg water.,
- Bereken de molaliteit, m, van elk van de zoutwateroplossingen in glazen A, B, C en D met de formule: molaliteit, m = # mollen NaCl / # kg water
- Bereken de vriespunt – onderdruk van de zoutwateroplossingen in glazen A, B, C en D met de formule: deltaT = – (Kf) (m) (i) = (1,86)(m)(2). Dit is ook het vriespunt van de zoutwateroplossing in graden C. Als u dit vriespunt in °F wilt zien, converteer dan met de formule: °F = (1.8 graden C) + 32.,
- met plakband, label vijf van de kubus gleuven van de ijsblokjesplaat (of de 5 kleine badkamerbekers) als volgt: “A”, “B”, “C”, “D” en “Control”.
- giet gelijke hoeveelheden van de oplossingen van elk van de geëtiketteerde glazen in de juiste ijsblokjessleuf (of kleine beker). Vul deze niet boven 2/3 vol. In de” Control ” ijsblokjessleuf (of kleine beker), voeg kraanwater toe.
- plaats het ijsblokjesbakje (of kleine kopjes) in de vriezer op een plaats die gemakkelijk kan worden waargenomen. Wees voorzichtig niet te mengen of morsen de oplossingen.,
- gedurende 3 uur om de 30 minuten het vriesproces observeren. Gebruik een vork (of tandenstoker) om de toestand van elke oplossing te bepalen. Spoel de vork tussen het testen van elk monster. Vervuil de oplossingen niet met de vork. Noteer de toestand van elke oplossing op elk observatietijdstip.
extensie
studenten kunnen onderzoek doen naar de vriestemperaturen van zoutwaterlichamen in de buurt of naar de manier waarop sommige dieren en insecten deze vriespunt-depressie gebruiken om te voorkomen dat hun bloed bevriest bij zeer koude temperaturen.,
Assessment
De docent kan het studentenlaboratoriumrapport gebruiken om het begrip van de student te beoordelen.
Credits
Dit is een originele les van Mark Paricio, mparicio cherrycreekschools.org, aangepast aan zijn originele take-home-experiment: “hoe koud is mijn vriezer?”