12.05.2023 | 0 komentarze
Dane liczbowe uzyskiwane w wyniku przeprowadzonych doświadczeń mogą być zestawiane na różny sposób. Zwykle zbierane są w postaci tabel, a następnie przygotowywana jest ich interpretacja graficzna, czyli kolokwialnie mówiąc – rysowane są odpowiednie wykresy… Z przedstawionych w takiej postaci danych możliwe jest określanie wzajemnych relacji między określonymi wielkościami fizycznymi. Przykładem może być wykres zależności rozpuszczalności substancji chemicznej (na przykład chlorowodoru czy azotanu(V) ołowiu(II)) od temperatury. Mówiąc inaczej jest to tzw. charakterystyka zmian rozpuszczalności amoniaku w funkcji temperatury:
Jak widzimy, na obu osiach podziałka przedstawiona jest w skali liniowej – odległości pomiędzy pionowymi liniami siatki w przypadku wartości reprezentowanych na osi X są takie same. Podobnie sytuacja przedstawia się jeśli chodzi o oś Y. Jest to optymalne rozwiązanie, ponieważ kolejno naniesione punkty pomiarowe nie różnią się znacząco wartościami. Mówiąc dokładniej – różnice są mniejsze niż rząd wielkości. Co to znaczy? Jeśli na przykład stężenie molowe jonów chlorkowych w roztworze A wynosi 0,3 mol∙dm–3 a w roztworze B 0,03 mol∙dm–3, to mówimy, że stężenia te różnią się o rząd wielkości. Natomiast, gdy stężenie roztworu A wynosi 0,5 mol∙dm–3, a stężenie roztworu B równe jest 0,2 mol∙dm–3 to wtedy mówimy, że są tego samego rzędu wielkości (w tym przypadku – rzędu części dziesiętnych). Bardzo uciążliwe, a w zasadzie nawet praktycznie niemożliwe mogłoby się okazać odczytanie dokładnych wartości liczbowych z wykresu w przypadku, gdyby różniły się między sobą od kilku do nawet kilkunastu rzędów wielkości… Jako przykład może posłużyć wykres zależności stałej równowagi reakcji syntezy amoniaku od temperatury:
Na powyższym szablonie wykresu oś X ma podziałkę co 50 K, a jej skala nie jest logarytmiczna – odległości pomiędzy poszczególnymi pionowymi liniami siatki (kolor szary) są zawsze takie same. Z kolei oś Y (reprezentująca wartości stałej równowagi) ma podziałkę w skali logarytmicznej. Główne poziome linie siatki mają kolor czarny, a reprezentowane przez nie wartości różnią się kolejnymi rzędami wielkości. Skalę logarytmiczną rozpoznajemy również po tym, że odległości pomiędzy pomocniczymi poziomymi liniami siatki (barwa szara), znajdującymi się pomiędzy głównymi liniami siatki maleją w miarę wzrostu wartości liczbowych. Takich linii jest dokładnie osiem. Dla każdej głównej linii siatki przyjmuje się mnożnik 1. Oznacza to, że wartości oznaczone głównymi poziomymi liniami siatki oznaczone są liczbami 1∙10–5, 1∙10–4 , 1∙10–3 itd. Jak widzimy jednak, na skali cyfra 1 stanowiąca mnożnik nie jest jednak zapisywana (wartość 1 nie zmienia wartości iloczynu). Kolejna pomocnicza linia siatki w obrębie tego samego rzędu wielkości ma mnożnik większy o 1 od poprzedniej. Jak zatem odczytać odpowiednią wartość stałej równowagi dla danej temperatury? Popatrzmy na ten sam szablon wykresu, ale z naniesionymi wartościami K odczytanymi dla danych wartości temperatur. Na przykład temperaturze 600 K (czerwona pionowa linia przerywana) odpowiada wartość stałej równowagi równa 4∙10–2 (czerwona pozioma linia przerywana), ponieważ pomocnicza linia siatki jest czwartą linią licząc od głównej linii siatki (mnożnik 1) reprezentującej wartość 10–2. Mówiąc inaczej – mnożnik tej linii pomocniczej ma wartość 4.
Z kolei temperaturze 350 K (zielona pionowa linia przerywana) odpowiada wartość K = 6∙10, czyli 60 (zielona pozioma linia przerywana). Wartość ta reprezentowana jest przez pomocniczą linię siatki, która jest szóstą linią licząc od głównej linii siatki (mnożnik 1) reprezentującej wartość 10. Mówiąc inaczej – mnożnik tej linii pomocniczej ma wartość 6.
Pamiętaj, że nie zawsze główne oraz pomocnicze linie będą różnić się barwą. Mogą one wyglądać wręcz identycznie, dlatego na koniec nieco utrudnimy sprawę. Spróbuj określić wartość stężenia molowego (T = 298 K) wodnego roztworu o pH = 3,48 jednoprotonowego kwasu B. Szukana wartość oznaczona została na poniższym szablonie białą literą X na niebieskim tle. Odpowiedź znajdziesz pod rysunkiem.
Jeśli Twoja odpowiedź brzmi 0,0005 mol∙dm–3 to znaczy, że możesz spać spokojnie 🙂 A teraz dysponując opisanymi danymi oraz tablicami CKE spróbuj określić wzór sumaryczny kwasu B, wiedząc, że związek ten klasyfikujemy jako kwas trwały, czyli taki, który w warunkach normalnych nie rozkłada się z utworzeniem innych związków chemicznych.
Spodobał Ci się ten artykuł? Polub mój fanpage na Facebooku oraz na Instagramie, aby nie ominęły Cię żadne nowości.
© dr inż. Rafał Szczypiński, wszelkie prawa zastrzeżone