Jdi na obsah Jdi na menu
 


Destilace - ML

19. 12. 2012

 

 
Laboratorní práce č….
 
Destilace – Metodický list
 
Cíle:
  • Ověření teoreticky nabytých znalostí v praxi.
  • Nácvik práce v týmu.
  • Posílení jemné motoriky rukou.
  • Vytvoření grafu na základě vlastního pozorování, na jeho základě odvození fyzikálních a chemických zákonitostí.
  • Zpracování protokolu z laboratorní práce.
 
Plán práce:
1.      Laboratorní cvičení – zadání a vysvětlení práce, sestavení aparatury (2 h)
2.      Laboratorní cvičení – vlastní destilace, pozorování a zápis teploty do tabulky naměřených hodnot (2 h)
3.      Laboratorní cvičení – sestavení grafu, výpočet praktického výtěžku v %, zpracování laboratorního protokolu (2h)
 
Co musíme připravit:
Nosítka pro jednu skupinu musí obsahovat: frakční baňku, teploměr, chladič, alonž (jde to i bez něj), hadičky na chladič, zátky, kádinku, 2 stojany, držák na chladič, držák na baňku, kruh, keramická síťka, 2 svorky.
 
ad 1)
Sestavení destilační aparatury trvá žákům, pracujícím ve dvojici, okolo šedesáti minut. Žáci se poprvé setkávají se složitější aparaturou a zápasí s problémy „nováčků“, tj. jak srovnat svorky na stojan, na co použít jaké držáky, do jaké výšky vše upevnit, aby se jim tam vešel kahan, jak hodně naklonit chladič, jak upevnit teploměr. Když se vše konečně povede, tak zjistí, že nemají ve frakční baňce varné kamínky nebo že jim to někde netěsní. Problémy s utěsněním jsou hlavně mezi frakční baňkou a chladičem a okolo teploměru.
Doporučuji nevytvářet více než 5 destilačních aparatur, abyste to stačili ohlídat. Je vhodné pracovat ve dvojicích, popř. trojicích. Velmi dobře v této práci žáci spolupracují v týmu. V laboratoři po celou dobu panuje tvůrčí atmosféra. Žáky práce baví. Pro učitele je hodina hodně náročná, protože musí pobíhat mezi jednotlivými skupinami a zodpovídat velké množství dotazů. Odměnou mu je skutečný zájem žáků.
Žákům vysvětlíme princip varných kamínků jako ochranu proti utajenému varu. Kapalina se nad kahanem místně přehřívá v bodě, kde se plamen dotýká přes síťku baňky. V tomto místě může nastat teplota varu, látka může začít přecházet v plynné skupenství, začnou se tvořit velké bubliny, ve kterých rychle roste tlak a při odtržení z přehřátého místa by mohlo dojít k prudkému vybublání a poškození aparatury. Při umístění varných kamínků se s jejich pomocí kapalina neustále promíchává a k místnímu přehřátí nedochází.
 
 


 
ad 2)
Vlastní provedení práce už je pro žáky poměrně nudná záležitost. Z tohoto důvodu mají za úkol zapisovat změnu teploty v závislosti na čase po minutě. Z průběhu lze získat graf a vysvětlit na něm průběh varu v následujícím cvičení. Dalším důvodem je pracovní a klidná atmosféra v laboratoři. Žáci jsou zaměstnáni po celou dobu.
Destilaci a měření končíme v okamžiku, kdy se začíná oddestilovávat voda. Doporučuji několikrát zopakovat, že si žáci musí změřit a zapsat objem vydestilovaného ethanolu.
Musíme počítat nejméně s patnácti minutami na rozebrání aparatury a úklid.
 
ad 3)
Graf závislosti teploty na čase:
Zopakujeme pravidla tvorby grafů:
·         do mm papíru píšeme pouze tužkou
·         každý graf musí mít nadpis vpravo nahoře
·         jak zjistíme, na kterou osu máme co zapisovat: to první v zadání, na vodorovnou osu to druhé v zadání (př. závislost teploty na čase - teplota první v zadání → svislá osa,
čas - to druhé v zadání → vodorovná osa)
·         časová osa je vždy vodorovná
·         správné označení os: označení veličiny/jednotka, ve které se měřilo
·         žádné pomocné čáry do mm papíru nepatří, vyznačujeme pouze body, a to křížkem
·         výsledná křivka musí být plynulá, nesmí být „rohatá“, nemusí také nutně spojovat všechny body, prokládáme ji mezi nimi
·         v případě, že tvoříme grafů více, očíslujeme je a jejich názvy s čísly uvedeme do protokolu
·         u označení každého čísla na vodorovné ose musí být svislá čárka, na svislé ose vodorovná čárka
 
Společně navrhujeme měřítko teplotní i časové osy (doporučuji u teploty 1 °C ̴ 2mm, u času 1 min ̴ 0,5 mm). Právě toto dělá žákům značné problémy.
Graf zpracovává každý žák sám.
Doporučuji seznámit žáky se sadou křivítek. Žáci si rádi s nimi vyzkouší tvorbu křivky a mnohdy si sami uvědomí, že je mají doma, ale dosud nevěděli, k čemu slouží.
Tvorba grafu, výpočet a tvorba protokolu vyplní celé dvouhodinové cvičení.
 
 
Návrh výpočtu praktického výtěžku:
Necháme navrhnout postup žáky. Obvykle přijdou na řešení přes %, trojčlenkou nebo přes procentovou koncentraci. Kontrolujeme pouze přehlednost zápisu (počáteční objem směsi, objem vydestilovaného ethanolu) a správnost výpočtu. Postup necháváme na nich. Je vhodné nechat je pracovat v původním týmu.
K závěrečnému shrnutí doporučuji zodpovědět se žáky otázky. Odpovědi mají znát z hodin fyziky.
 


 
Otázky:
1.      Jaké fyzikální vlastnosti se využívá při oddělení složek destilací?
Odpověď: rozdílné teploty varu jednotlivých složek
 
2.      Uveď alespoň 3 příklady využití této metody v praxi
Odpověď: zpracování ropy, výroba alkoholických nápojů, výroba kyslíku a vodíku ze vzduchu
 
3.      Jaký je obchodní název ethanolu, který zlidověl?
Odpověď: líh
 
4.      Proč se při destilaci jedné frakce nezvyšuje teplota směsi, i když látku zahříváme?
Odpověď: protože se všechna dodaná tepelná energie spotřebuje na změnu skupenství
 
5.      Jak poznáme, kdy nastane var?
Odpověď: bublinky plynu dorazí až k hladině, tlak v bublině se vyrovná s tlakem nad hladinou
 
6.      Proč se v začátku zahřívání tvoří v kapalině bublinky a při pohybu vzhůru mizí?
Odpověď: plyn zkapalní v horních chladnějších vrstvách kapaliny
 
7.      Proč se do destilační směsi přidávají varné kamínky?
Odpověď: odstraňují utajený var, kamínky promíchávají směs
 
 
8.      Proč musíme zapojit vodu v chladiči proti směru par?
Odpověď: dochází ke kvalitnějšímu chlazení. Pokud by voda i pára měly stejný směr, voda by se nahoře v chladiči zahřála a při průtoku chladičem nebyla schopna odebrat množství tepelné energie potřebné ke změně skupenství
 
 
Zjistěte teplotu varu ethanolu v tabulkách:        tv  = 78,3°C
 
Hodnocení:
            Sestavení aparatury a činnost v laboratoři hodnotíme ústně s jednotlivými žáky v průběhu cvičení.
Známkou hodnotíme laboratorní protokol.
Co v něm hodnotíme: dodržení požadavků uvedených v pracovním listě, úprava, kvalita nákresu a jeho popis, správnost odpovědí na zadané otázky, zpracování grafu podle pokynů uvedených v teoretickém listu a smysluplný závěr.
 
Poznámka:
            Po dohodě s vyučujícím informatiky si žáci mohou zpracovat graf i na PC. V této práci je ale hlavním cílem procvičování práce s milimetrovým papírem a nácvik pečlivosti žáků při rýsování.
 
 
 

 

 

Z DALŠÍCH WEBŮ

REKLAMA