Vodík - chemický prvek, který je na prvním místě v mendělejevově tabulce. Jeho relativní hmotnost je označena symbolem H a je asi 1.01 atomových jednotek. Navzdory své jednoduchosti hraje vodík důležitou roli v našem životě a v mnoha chemických reakcích. Pro studium vlastností látky a často pro provádění výpočtů je nutné stanovit její relativní hmotnost.
Existuje několik způsobů, jak určit relativní hmotnost vodíku. Jednou z nejjednodušších metod je použití tabulkových dat. Masivní mendělejevova tabulka obsahuje informace o hmotnosti každého chemického prvku, včetně vodíku. Je třeba se podívat na mendelejevovu tabulku a najít hmotnost vodíku uvedenou vedle symbolu h.
Pokud nemáte po ruce tabulku Mendelejev, můžete použít jiný způsob-použít nástroj numerického zpracování dat. Existuje mnoho online zdrojů a speciálních programů, které vám umožní najít relativní hmotnost vodíku a dalších prvků. K tomu je třeba zadat symbol prvku a získat výsledek.
Jak najít relativní hmotnost vodíku
Existuje několik způsobů, jak najít relativní hmotnost vodíku:
- Metoda experimentu s elektrolýzou. Při této metodě se vodík získává rozkladem vody na vodík a kyslík pomocí elektrického proudu. Poté změřte hmotnost výsledného vodíku a určete relativní hmotnost. Tato metoda byla vyvinuta v 18. století a od té doby je široce používána.
- Metoda izotopového měření. Tato metoda zkoumá relativní obsah izotopů vodíku-protia a deuteria. Poté, když znáte atomové hmotnosti izotopů, můžete určit relativní hmotnost vodíku.
- Metoda hmotnostní spektrometrie. Je založen na oddělení iontů různých hmotností a měření jejich relativní absolutní hmotnosti. Pomocí této metody lze určit relativní hmotnost vodíku s vysokou přesností.
Všechny tyto metody poskytují výsledky, které jsou si blízké, a moderní chemie přijala relativní hmotnost vodíku 1.00784 atomových jednotek. Přesnou velikost lze nalézt v učebnicích chemie nebo příručkách.
Relativní hmotnost vodíku je důležitá chemická konstanta, která se používá v mnoha chemických výpočtech a rovnicích. Studium této konstanty a metod jejího měření umožňuje lepší pochopení molekulární struktury látek a jejich fyzikálně-chemických vlastností.
Příprava na měření
Než začnete s měřením, musíte připravit všechny potřebné materiály a nástroje. To vám umožní provést přesná měření a dosáhnout spolehlivých výsledků.
Krok 1: Zkontrolujte stav vašeho vodíkového generátoru a ujistěte se, že funguje správně. Všimněte si hladiny vody a hladiny elektrolytu v generátoru.
Krok 2: Připravte krystalickou půdu. Opláchněte jej pod tekoucí vodou a osušte. Poté vložte zeminu do šálku a otřete ji.
Krok 3: Kalibrujte hmotnost válce. Zvažte prázdný válec na váze a zaznamenejte jeho hmotnost.
Krok 4: Vložte válec do generátoru vodíku. Počkejte, až se válec zcela naplní vodíkem.
Krok 5: Opatrně vyjměte válec z generátoru a zavřete jej víkem, abyste zabránili úniku vodíku.
Krok 6: Určete hmotnost válce s vodíkem vážením na váze. Zaznamenejte získaná data.
Krok 7: Vypočítejte relativní hmotnost vodíku pomocí vzorce podrobně popsaného v části výpočty.
Podle těchto kroků jste připraveni provést měření a dosáhnout výsledků relativní hmotnosti vodíku.
Metoda 1: klasická metoda ampéru
K provedení této metody je nutné mít pevnou látku obsahující vodík, stejně jako přesné váhy.
Postup se skládá z následujících kroků:
- Vážení prázdné ploché skleněné nebo platinové buňky na uvedených vahách a zaznamenávání výsledné hodnoty hmotnosti.
- Plnění buňky zkoumanou látkou obsahující vodík.
- Jemně a rovnoměrně pumpujte vodík do buňky, dokud není plný.
- Vážení znovu naplněné buňky a zaznamenávání hodnoty hmotnosti.
- Výpočet relativní hmotnosti vodíku podle vzorce: hmotnost vodíku = (hmotnost buňky s vodíkem - hmotnost prázdné buňky) / (hmotnost prázdné buňky) * 100%
Je důležité si uvědomit, že pro dosažení přesných výsledků je nutné správně provést každý krok postupu a zajistit ideální podmínky během experimentu. Je také třeba mít na paměti bezpečnost při práci s vodíkem, protože je to hořlavý plyn.
Metoda 2: Metoda adsorpce na břehu
K provedení analýzy pomocí metody adsorpce na břehu jsou zapotřebí následující materiály a zařízení:
- Berek - speciální materiál s vysokou adsorpční schopností řas;
- Vzorek obsahující vodík;
- Baňka s přívodním systémem vzorku a Barek;
- Vakuový systém pro vytvoření potřebného tlaku;
- Analytické váhy pro přesné měření hmotnosti vzorku.
Sekvence akcí při použití metody adsorpce na břehu je následující:
- Příprava vzorku: vzorek musí být vyčištěn od nečistot a zabalen do speciálního kontejneru pro analýzu.
- Příprava baňky s přívodním systémem: do baňky se vloží BEREC a vytvoří se vakuum a poté se na povrch břehu nanese vzorek s vodíkem.
- Měření hmotnosti: po adsorpci vodíku na břeh se hmotnost vzorku s Berekem měří pomocí analytických vah.
- Výpočet relativní hmotnosti vodíku: relativní hmotnost vodíku se vypočítá pomocí vzorce, který bere v úvahu hmotnost vzorku a hmotnost vodíku adsorbovaného na břehu.
Metoda adsorpce na břehu je poměrně jednoduchý a spolehlivý způsob, jak určit relativní hmotnost vodíku v různých vzorcích. Pro dosažení přesných výsledků je však nutné pečlivě sledovat všechny výše uvedené kroky a správně připravit vzorek a baňku se systémem podávání.
Metoda 3: Analýza pomocí Gibbsova trojúhelníku
K provedení analýzy pomocí Gibbsova trojúhelníku je třeba mít následující údaje:
| Proměnná | Označení | Hodnota |
|---|---|---|
| Hmotnost vodíku | m | není známo |
| Teplota | T | známo |
| Tlak | P | známo |
| Univerzální plynová konstanta | R | známo |
Pro analýzu je nutné vytvořit Gibbsův trojúhelník, kde jedna strana představuje tlak, druhá teplota a třetí hmotnost vodíku. Pomocí tohoto trojúhelníku a odpovídajících vzorců lze vypočítat relativní hmotnost vodíku.
K určení hmotnosti vodíku je třeba:
- Najděte stranu Gibbsova trojúhelníku odpovídající tlaku. K tomu se používá Boyle-Mariottův zákon: P1V1 = p2v2, kde P1 je původní tlak, V1 je původní objem, P2 je původní tlak.
- Najděte stranu Gibbsova trojúhelníku odpovídající teplotě. K tomu se používá Charlesův zákon: v1 / T1 = v2 / T2, kde T1 je původní teplota, V1 je původní objem, T2 je původní teplota.
- Pomocí získaných hodnot Vypočítejte třetí stranu Gibbsova trojúhelníku, která odpovídá hmotnosti vodíku.
Analýza pomocí Gibbsova trojúhelníku tedy umožňuje určit relativní hmotnost vodíku pomocí známých hodnot teploty a tlaku.