översikt
hur kan havet vara kallare än 0 grader C, temperaturen vid vilken vatten fryser? Som det visar sig sänker koncentrationen av partiklarna (i detta fall jonerna från saltet) i havsvatten temperaturen vid vilken saltvattnet fryser. Eleverna kommer att lära sig hur havsvatten fryser vid en lägre temperatur än sötvatten genom att genomföra ett experiment för att bestämma temperaturen på en frys., Detta experiment kan utföras i klassrummet eller hemma av studenter i heder och AP nivå kemi eller kan lätt ändras för att använda i någon fysikalisk vetenskap klass.
mål
eleverna kommer att lära sig:
- för att göra saltvatten (NaCl) lösningar av varierande koncentrationer, inklusive hur man beräknar lösningens molalitet.
- för att bestämma fryspunkten depression av saltvattenlösningar.
- för att uppskatta temperaturen hos en frys genom att observera beteendet hos olika koncentrationer av saltvatten.,
Lektionsberedning
begreppet fryspunkt depression av saltvatten är en perfekt tillämpning av kolligativa egenskaper och kan användas som en möjlighet att introducera studenter till den extremt kalla miljön i arktiska och antarktiska havsvatten. Enligt NOAA fryser arktisvatten vid -1,9 grader c (http://oceanservice.noaa.gov/facts/oceanfreeze.html) på grund av saltet upplöst i det. Mer koncentrerade saltvattenkroppar av vatten (som Great Salt Lake i Utah) skulle kräva ännu kallare temperaturer att frysa.,
om du undervisar en avancerad kemi klass, före detta experiment, bör bakgrundskemikoncepten (se bifogad) täckas för dina elever att utföra beräkningarna för att bestämma fryspunkten depression av saltvattenlösning.
om du undervisar en tidigare nivå vetenskap klass, se frystemperaturer för de olika saltvatten lösningar diagram (Se bifogad bakgrund Kemi information) för att bestämma fryspunkten för var och en av de successivt mer utspädda saltvatten lösningar som erhållits i förfarandet., Dina elever kan hoppa över procedursteg 7 & 8.
procedur
- använd maskeringstejp, märka de fyra hushållsglasögonen ”A”, ”B”, ”C” och ”D”. Spara dessa för steg 3.
- Lös upp en matsked (20 g) bordsalt i exakt ¼ kopp (59 mL = 0,059 kg) kranvatten i var och en av glasögonen märkta A, B, C och D. rör mycket bra.
- Ställ in glas A åt sidan. Glas nu innehåller 20 g NaCl och 0.059 kg vatten.
- späd lösningen i glas B med ytterligare 0,104 koppar vatten (1 matsked och 2 teskedar). Rör om., Glas B nu innehåller 20 g NaCl och 0.084 kg vatten.
- späd lösningen i glas C med ytterligare 0,25 koppar vatten (1/4 kopp). Rör om. Glas C nu innehåller 20 g NaCl och 0.118 kg vatten.
- späd lösningen i glas D med ytterligare 0,75 koppar vatten (3/4 kopp). Rör om. Glas D nu innehåller 20 g NaCl och 0.236 kg vatten.,
- beräkna molaliteten, m, av var och en av saltvattenlösningarna i glas A, B, C och D med formeln: molalitet, m = # av mol NaCl / # av kg vatten
- beräkna fryspunkten depression av saltvattenlösningarna i glas A, B, C och D med formeln: deltaT = – (Kf) (m) (i) = (1.86)(m)(2). Detta är också fryspunkten för saltvattenlösningen i grader C. Om du vill se denna fryspunkt i °F, konvertera med formeln: ° f = (1,8 grader C) + 32.,
- med maskeringstejp, märka fem av kuberna på isbitsfacket (eller de 5 små badrumskopparna) enligt följande ”A”, ”B”, ”C”, ”D” och ”Control”.
- häll lika stora mängder av lösningarna från var och en av de märkta glasögonen i lämplig isbit (eller liten kopp). Fyll inte dessa över 2/3 fulla. I” kontroll ” ice cube slot (eller liten kopp), tillsätt kranvatten.
- placera iskubbrickan (eller små koppar) i frysen i ett område som lätt kan observeras. Var noga med att inte blanda eller spilla lösningarna.,
- var 30: e minut i 3 timmar, observera frysprocessen. Använd en gaffel (eller tandpetare) för att bestämma tillståndet för varje lösning. Skölj gaffeln mellan att testa varje prov. Korsa inte lösningarna med gaffeln. Registrera tillståndet för varje lösning vid varje observationstid.
förlängning
eleverna kunde undersöka frystemperaturerna hos saltvattenkroppar nära dem eller hur vissa djur och insekter använder denna fryspunkt depression för att hålla blodet från att frysa i mycket kalla temperaturer.,
bedömning
läraren kan använda studentlabbrapporten för att bedöma studentens förståelse.
krediter
detta är en original lektion av Mark Paricio, mparicio cherrycreekschools.org, anpassad från hans ursprungliga take-home-experiment: ”hur kallt är min frys?”