آزمایش مقایسه چگالی آب و کربن تتراکلرید

کربن تترا کلرید با فرمول شیمیایی CCl4 یک ترکیب آلی بی رنگ با بویی شیرین است. این ماده حلال غیرقطبی مناسب برای برخی از واکنشها میباشد و میتواند چربی ها و روغن ها و حتی ید را در خود حل کند. این ماده در آب حل نمیشود و هنگام مخلوط شدن با آب به صورت دو فاز در میآیند. چگالی کربن تتراکلرید حدود 5/1 گرم بر سانتی متر مکعب است که نسبت به آب ( با چگالی 1 گرم بر سانتی متر مکعب ) سنگین تر می باشد .
کربن تتراکلرید در ابتدا به عنوان یک حلال مشهور در شیمی آلی خیلی کاربرد داشت اما امروزه به دلیل اثرات مضر آن بر سلامتی انسان استفادهی کمتری دارد.
آزمایش مقایسه چگالی آب و کربن تتراکلرید
شکل 1- کربن تتراکلرید
شکل 2- ساختار شیمیایی کربن تتراکلرید
خطرات کربن تتراکلرید : تتراکلرید کربن درهوای اتاق سریعاً به فرم بخار در میآید. این ماده سمیت بالایی دارد و به دلیل اینکه سریعاً به فرم بخار در میآید، از طریق استنشاق بسیار خطرناک و مضر است. این ماده بر روی سیستم اعصاب مرکزی اثر میگذارد که نشانههای آن عبارت است از سردرد، تهوع، گیجی و خواب آلودگی، استفراغ، مستی و عدم هماهنگی. درمواجهههای کوتاه مدت با این ماده صدمات کبدی و کلیوی دیده شدهاست.
راهنمای کار با کربن تتراکلرید: درصورت استنشاق ابتدا منبع آلودگی را پاک مینمایند و سپس شخص را به هوای آزاد برده، اگر وی در تنفس مشکلی داشت از ماسک اکسیژن استفاده میشود و سریعا شخص را به پزشک میرسانند.
مواد مورد نیاز :
- آب
- کربن تتراکلرید
- چند قطره عصاره زعفران
- قیف جداکننده کوچک
- پیپت
- پایه و گیره نگهدارنده قیف جداکننده
شکل 3- قیف جدا کننده به همراه پایه و گیره
شکل 4- پیپت
مراحل انجام کار :
- ابتدا آب درون قیف میریزیم و سپس با استفاده از پیپت مقداری (حدود 10 میلی لیتر) کربن تتراکلرید را با احتیاط درون آب میریزیم. به علت بی رنگ بودن هر دو مایع، دو فاز به خوبی از هم تشخیص داده نمیشوند. برای این منظور چند قطره زعفران به آب اضافه میکنیم تا آب رنگی شود (زعفران در کربن تتراکلرید حل نمیشود و فقط در آب حل میشود). به این صورت دو فاز بهتر از پیش از همدیگر تشخیص داده میشوند. قسمت بالایی(که محلول آب و زعفران است) را زرد و مایع پایینی را بیرنگ میبینیم.
2- حال برای جداسازی ابتدا بشر ( یالیوانی ) را زیر قیف جداکننده میگذاریم و سپس شیر قیف جداکننده را به آرامی باز میکنیم. مشاهده میکنیم که کربن تتراکلرید که در قسمت پایینی مخلوط بوده ابتدا خارج میشود و زمانی که کربن تتراکلرید خارج شد سریع شیر را میبندیم.
3- کربن تتراکلرید درون بشر را سریعا به ظرفی در بسته منتقل میکنیم.
شکل 5- جداسازی مخلوط دو فاز آلی و آبی در قیف جداکننده ( فاز آبی محلول سبز رنگ و فاز آلی مایع زرد رنگ مافوق آن میباشد)
!!! توجه :
از آن جایی که کربن تتراکلرید مایعی سمی و فرار است میتوان به جای آن از روغن مایع استفاده کرد.
نتیجه آزمایش/چرایی آزمایش :
مخلوط همگن، مخلوطی است که در آن ذرات به طور یکنواخت در سر تا سر مخلوط توزیع شده باشند. از واژهی محلول نیز به جای مخلوط همگن استفاده میکنند؛ مانند محلول سرکه که مخلوطی از اسید استیک و آب است. محلول نمک طعام نیز مخلوطی از نمک کلرید سدیم در آب است. در هر یک از این مخلوط ها، اسید استیک و نیز نمک طعام به طور یکنواخت در تمام آب توزیع شده اند. در مقابل، مخلوط ناهمگن مخلوطی است که در آن ذرات به طور غیر یکنواخت در سرتاسر مخلوط توزیع میشوند؛ مانند مخلوطی از ماسه، سیمان و آب (که ذرات به طور غیر یکنواخت در آب توزیع شدهاند)، سالاد و یا مخلوط آب و روغن
جداسازی مخلوط های ناهمگن آسان تر از مخلوط های همگن است. یکی از راه های جداسازی مخلوط های ناهمگن مایع در مایع، استفاده از قیف جداکننده (دکانتور) است. اساس کار این وسیله، اختلاف چگالی دو مایع میباشد.
پرسش:
- هنگامی که دو مایع (کربن تتراکلرید و آب ) را مخلوط کنیم کدام مایع در قسمت پایین قرار میگیرد؟چرا؟
- به چه روشی میتوان آب و کربن تتراکلرید را از هم جدا کرد؟
- آب و کربن تتراکلرید هردو بیرنگ هستند. چگونه میتوانیم به راحتی آنها را از هم تشخیص دهیم؟
- اگر قیف جداکننده نداشته باشیم چه راهکاری برای جداسازی آب و روغن پیشنهاد میکنید؟
پاسخ :
- کربن تتراکلرید. چون چگالی بیشتری دارد.
- با استفاده از قیف جداکننده
- با استفاده از انحلال یک ماده ی رنگی مثل عصاره ی زعفران
- مخلوط را درون یک کیسه فریزر میریزیم و کمی صبر میکنیم تا دو فاز تشکیل شود. سپس در قسمت زیرین یک سوراخ ایجاد میکنیم تا مایعی که چگالی بیشتری دارد خارج شود و به این ترتیب جداسازی صورت میگیرد.