110 - Διάσπαση υπεροξειδίου του υδρογόνου - 1

Γουρζής Στάθης – Φυσικός ΥΣΕΦΕ 2012 - 2013

Εργαστήρια Φυσικών Επιστημών Νυδριού Λευκάδος

113 - Διάσπαση υπεροξειδίου του υδρογόνου - 1

Στο σχολικό εργαστήριο, θα προκαλέσουμε την διάσπαση του υπεροξειδίου του υδρογόνου

( H2O2 ), χρησιμοποιώντας σαν καταλύτη πυρολουσίτη,

( MnO2 ), και θα καταγράψουμε τα αποτελέσματα …

… από τον εργαστηριακό οδηγό Χημείας Β΄ Γυμνασίου …

Η αντίδραση που πραγματοποιείται είναι …

Θα χρησιμοποιήσουμε τον Η/Υ του εργαστηρίου …

… και τον προβολέα …

… μια ποσότητα υπεροξειδίου του υδρογόνου - H2O2 και μια ποσότητα πυρολουσίτη - MnO2 …

MnO2

H2O2

… μια γυάλινη φιάλη και ένα πλαστικό πώμα με τρύπες, μαζί με λίγη πλαστελίνη …

… τον μαγνητικό αναδευτήρα με ένα από τους μαγνήτες του …

… και το MultiLog , με τους αισθητήρες της πίεσης και της θερμοκρασίας …

Αισθητήρας πίεσης

Αισθητήρας θερμοκρασίας

Καλώδιο σύνδεσης αισθητήρα

P

T

Ανοίγουμε το MultiLog …

… και συνδέουμε πρώτα τον αισθητήρα της θερμοκρασίας …

… και μετά τον αισθητήρα της πίεσης …

T

P

Διαμορφώνουμε το πλαστικό πώμα με τέτοιο τρόπο,

ώστε να μην παρουσιάζει διαρροή αερίου από το εσωτερικό της γυάλινης φιάλης …

.. τυλίγοντας γύρω του ένα κομμάτι πλαστικό …

… και με ανάλογο τρόπο σφραγίζουμε και την άκρη από τον αισθητήρα της πίεσης …

… προσθέτοντας λίγη πλαστελίνη …

Τοποθετούμε τώρα τον αισθητήρα της θερμοκρασίας

πάνω στο πώμα και σφραγίζουμε πάλι με πλαστελίνη …

Κάνουμε το ίδιο και με τον αισθητήρα της πίεσης,

πάλι πάνω στο πώμα, προσθέτοντας και εδώ πλαστελίνη …

Χρησιμοποιούμε μια βάση στήριξης, μια μικρή μεταλλική ράβδο και έναν συνδετήρα …

… και αφού την συναρμολογήσουμε και την τοποθετήσουμε δίπλα στον αναδευτήρα …

… στερεώνουμε πρώτα

τον αισθητήρα της πίεσης …

… και μετά τον αισθητήρα

της θερμοκρασίας …

… αφού πρώτα τοποθετήσουμε τον μαγνήτη στο εσωτερικό της …

Τοποθετούμε το πώμα με τους αισθητήρες

πάνω στη γυάλινη φιάλη …

… σφίγγουμε προσεκτικά το πώμα …

… αφού βέβαια έχουμε προσθέσει μια μικρή ποσότητα

υπεροξειδίου του υδρογόνου …

… και αρχίζουμε την ανάδευση, εδώ στις 1100 στροφές …

H2O2

Ανοίγουμε το πρόγραμμα DB – Lab 3.2 …

… και από το μενού «Καταγραφέας», επιλέγουμε «Πίνακας Ελέγχου» …

Στα «Σημεία» επιλέγουμε « 15000 », και στο «Ρυθμός» επιλέγουμε « 50/sec » …

Ελέγχουμε το πώμα …

… και ξεχωρίζουμε μια ποσότητα πυρολουσίτη …

MnO2

Ξεκινάμε τις μετρήσεις με το MultiLog …

… και το πρόγραμμα Db – Lab 3.2 ξεκινά την καταγραφή …

Θερμοκρασία Θ = 22ο C

Πίεση P = 1 Atm…

… μεγαλώνουμε το παράθυρο της γραφικής παράστασης …

Θερμοκρασία Θ = 22ο C

Πίεση P = 1 Atm…

Προσθέτουμε τον πυρολουσίτη και σκεπάζουμε ερμητικά την γυάλινη φιάλη …

MnO2

Η αντίδραση ξεκινά με απότομο τρόπο …

… προκαλώντας αναταράξεις στο υγρό μείγμα, παρά τις μικρές ποσότητες που χρησιμοποιήσαμε …

Το πρόγραμμα Db – Lab 3.2 καταγράφει τις μεταβολές των μεγεθών που μετράμε και μας δίνει την γραφική παράσταση

στην οθόνη του υπολογιστή …

… ενώ ο προβολέας μας δείχνει το αποτέλεσμα στον πίνακα του εργαστηρίου …

Τοποθετούμε με κλικ του ποντικιού τους δείκτες – βελάκια

στη γραφική παράσταση της θερμοκρασίας …

…και από το Μενού « Προβολή », επιλέγουμε « Μεγέθυνση » …

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P

μπλε γραμμή

Έτσι έχουμε στην οθόνη ένα συγκεκριμένο μέρος από την γραφική παράσταση …

Θερμοκρασία Θ

κόκκινη γραμμή Μεταβολή

θερμοκρασίας Θ ΔΘ = 55 οC – 22 οC

ΔΘ = 33 οC

Πίεση P μπλε γραμμή

… όπως και στον πίνακα του εργαστηρίου …

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P

μπλε γραμμή

Χρόνος για την μεταβολή της πίεσης

Τοποθετούμε με κλικ του ποντικιού τους δείκτες – βελάκια , στην αρχή και το τέλος

της μεταβολής της θερμοκρασίας …

… και το πρόγραμμα μας δείχνει τον χρόνο που μεσολάβησε … Χρόνος μεταβολής Θ , t1 = 13.3 s …

… και από το Μενού « Προβολή », επιλέγουμε πάλι « Μεγέθυνση » …

Τοποθετούμε με κλικ του ποντικιού τους δείκτες – βελάκια

στη γραφική παράσταση της πίεσης …

γραφική παράσταση

Γυρίζουμε στην αρχική γραφική παράσταση …

…. έτσι παίρνουμε στην οθόνη πάλι ένα μέρος από την γραφική παράσταση …

Πίεση P μπλε γραμμή

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Μεταβολή πίεσης P

ΔP = 1,15 Atm – 1 Atm ΔP = 0,15 Atm

… στον πίνακα του εργαστηρίου …

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P

μπλε γραμμή

Χρόνος για την

μεταβολή της πίεσης

Τοποθετούμε με κλικ του ποντικιού τους δείκτες – βελάκια , στην αρχή και το τέλος

της μεταβολής της πίεσης …

… και το πρόγραμμα μας δείχνει τον χρόνο που μεσολάβησε …

Χρόνος μεταβολής P , t2 = 4.4 s …

Χρόνος μεταβολής Θ t1 = 13.3 s …

Χρόνος μεταβολής P t2 = 4.4 s …

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P

μπλε γραμμή

Παρατηρούμε ότι η πίεση μεταβάλλεται πιο γρήγορα από την θερμοκρασία …

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P

μπλε γραμμή

… κυρίως λόγω του ότι ανοιγοκλείνουμε το πώμα της φιάλης, για να προσθέσουμε τον πυρολουσίτη…

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P

μπλε γραμμή

Τα δύο μεγέθη, πίεση και θερμοκρασία, μεταβάλλονται ταυτόχρονα , μόνο για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα …

Τέλος πειράματος …