CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN SCIENZE BIOLOGICHE LABORATORIO DI MISURE - MODULO A - A.A. 2002-2003
Turno: ________ Nome Studenti __________________________
Gruppo: ________ __________________________
Data ___________ __________________________
__________________________
SCHEMA RIASSUNTIVO DELL'ESPERIENZA DI ELETTROLISI
1. SPETTRO DI ASSORBIMENTO
Preparare la seguente soluzione C
0: 1 g CuSO
4(H
2O)
5+ 75 ml NH
3+ H
2O a 250 ml
Quantità di CuSO
4(H
2O)
5pesata: __________ +/- _________ mg Concentrazione di Cu in soluzione: ________ +/- _________ g Cu/l
(Ricordare: M
CuSO4(H2O)5: 249.68 g/mol - M
Cu: 63.55 g/mol)
RICERCA
max: (spettrofotometro n. _______)
Fare una serie di misure di assorbanza (max. 10) partendo dal valore di 600 nm e variando la lunghezza d'onda della luce utilizzata alla ricerca del valore per cui si ha assorbanza massima.
Ricordarsi di effettuare la sottrazione del bianco per ognuna delle lunghezze d'onda utilizzate.
Misura 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
(nm)
A
max= ______________ (nm)
Preparare 10 cuvettes e riportare nella seguente tabella l'assorbanza misurata per ognuna di esse in corrispondenza di
max. Calcolare poi il valor medio Ā, la deviazione standard
Ae la deviazione standard della media
Ā.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ā: _______
A: _______
Ā: _______
2. Errore sul volume misurato con le pipette
Riempire 10 cuvettes, ognuna con 10 ml della soluzione di solfato di Cu preparata nel punto 1 + 10 ml di acqua demineralizzata, misurare le assorbanze e calcolare il valor medio, la deviazione standard e la deviazione standard della media come fatto al punto 1.
Precisione nominale della pipetta: ______ ml
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ā’: _______
A’: _______
Ā’: _______
Il valore dell’errore sperimentale associabile all’utilizzo della pipetta (
pip) si ricava confrontando i dati delle misure effettuate ai punti 1. e 2. (V = volume di diluizione = 10 ml).
2A
2 A 2
2 2
pip
4
'A V
2
pip= __________ ml
3. RETTA DI TARATURA
Preparare 3 nuove soluzioni con concentrazioni diverse (minori) rispetto a C
0. Porre attenzione al rapporto tra quantità di solfato di Cu e volume di ammoniaca da aggiungere per avere completa complessazione del Cu in soluzione!!!! Misurare l'assorbanza di ognuna delle soluzioni a disposizioni e calcolare il parametro ricordando la relazione di Lambert-Beer C =
A):
CuSO
4(H
2O)
5(mg) Volume (ml) Concentrazione
(g Cu/l) Ā
Ā
1 +/- +/- +/-
2 +/- +/- +/-
3 +/- +/- +/-
4 +/- +/- +/-
Confrontare tra di loro i valori di trovati nelle 4 misure e gli errori a loro associati. I valori sono compatibili tra di loro?
Calcolarne il valore medio, applicando la formula delle medie pesate nel caso in cui questo sia possibile:
= _________
= _________
E’ stata utilizzata la formula delle medie pesate? ___________
Giustificare
E' possibile anche verificare la legge di Lambert-Beer calcolando col metodo dei minimi quadrati la retta y = ax + b, ove, in questo caso, i valori y sono le concentrazioni delle soluzioni e i valori x sono le assorbanze misurate.
Utilizzate il computer per ricavare i coefficienti a e b ed i relativi errori:
a = ______________
a= ______________
b = ______________
b= ______________
Termine di covarianza
ab= ______________
I risultati sono in accordo con l'ipotesi b=0?
Giustificare:
4. Determinazione della costante di Faraday
Preparare una nuova soluzione (C*) con 1 g CuSO
4(H
2O)
5in 250 ml di acqua.
Quantità di CuSO
4(H
2O)
5pesata: __________ +/- _________ mg
Concentrazione di Cu in soluzione (c
teo): ________ +/- _________ g Cu/l
Verificare la concentrazione della soluzione preparando una serie di cuvette contenenti una aliquota della soluzione C* a cui è stata aggiunta dell’ammoniaca per complessare il Cu in soluzione. Attenzione: LA MISURA DI ASSORBANZA SI RIFERISCE ALLA SOLUZIONE DILUITA (SOLUZIONE DI SOLFATO + AMMONIACA AGGIUNTA). La concentrazione della soluzione C* si trova quindi con la seguente formula:
c
mis=
1 2 1
1
V
V A V
= ___________ +/- _________ g Cu/l
ove A
1è il valore di assorbanza misurato, V
1il volume di soluzione usato per la misura di assorbanza e V
2il volume di ammoniaca aggiunto. Fate attenzione ai volumi usati e ai procedimenti utilizzati per prelevare tali volumi, in particolare tenendo conto degli errori ad essi associati.
Effettuare l'elettrolisi usando 50 ml della soluzione. Determinare la carica Q = it (ove i è la corrente e t il tempo di durata dell'esperimento), misurare la quantità di Cu depositata sulla spira mediante il metodo della pesata, determinare la concentrazione della soluzione DOPO l'elettrolisi (c’
mis) mediante misure di assorbanza con lo spettrofotometro, e calcolare la massa di rame a partire dalla differenza delle concentrazioni prima e dopo l'elettrolisi. Riempire la tabella finale utilizzando le definizioni e le formule indicate di seguito:
Costante di Faraday F =
dep Cu dep
Cu
m z
t i M m
z Q M
ove M
Cu= peso atomico del Cu (63.55 g/mol) e z = valenza del Cu (2).
La determinazione della massa depositata m
depviene fatta nei 3 seguenti modi:
Metodo della pesata:
m
dep= P
2-P
1(ove P
1e P
2sono il peso della spira di rame prima e dopo l'elettrolisi rispettivamente). L'errore su m
depsi trova usando la formula della propagazione degli errori per una somma/differenza.
Metodo della concentrazione 1: in questo caso, come concentrazione iniziale viene considerata quella ottenuta con la pesata, come concentrazione finale quella determinata con lo spettrofotometro:
m
dep= (c
teo- c’
mis) V = c
teoV - A V V V V
3 4 3
2
Metodo della concentrazione 2: in questo caso, sia la concentrazione iniziale sia quella
finale sono state determinate con lo spettrofotometro:
m
dep= (c
mis- c’
mis) V = A V V V A V V V V
3 4 3 2 1
2 1
1
con: V = volume di soluzione usato per l'elettrolisi,
c
teola concentrazione della soluzione calcolata a partire dalla pesata,
V
1= volume di soluzione usato per la misura di assorbanza prima dell'elettrolisi, V
2= volume di ammoniaca aggiunto a V
1per la misura di assorbanza,
A
1= misura di assorbanza (prima dell’elettrolisi)
V
3= volume di soluzione usato per la misura di assorbanza dopo l'elettrolisi, V
4= volume di ammoniaca aggiunto a V
3per la misura di assorbanza.
A
2= misura di assorbanza (dopo l’elettrolisi)
L’errore su m
dep(da propagare poi su F) si calcola usando la formula generale della propagazione degli errori. Di seguito viene ricavato l'errore nel caso del metodo della concentrazione 2 (calcolo più complesso). In questo metodo, le variabili dipendenti da errore (le chiamiamo x
j) presenti nella formula sono: il coefficiente , le misure di assorbanza A
1e A
2, i volumi usati per le misure di assorbanza V
1, V
2, V
3, V
4, il volume di soluzione usato per l'elettrolisi V.
Ricordando la formula della propagazione degli errori:
j
2x 2 j dep
mdep
x
jm , ne deriva che
bisogna calcolare le derivate rispetto ad ognuno dei termini indicati sopra:
dep3 4 2 3
1 2 1 1
dep
m
V V V A V
V V A V
m V
V V V A
m
1 2 1 1
dep
V m V
V A V
V V A V
V
m
dep3 4 2 3
1 2 1 1
dep
V
V V V A
m
3 4 3 2
dep
V V A V V
m
12 1 2 1
dep
1 1 2
dep
V A V V
m
V V A V V
m
32 2 4 3
dep
3 2 4
dep
V A V V
m
La tabella della pagina seguente è uno schema pensato per facilitarvi i conti. ATTENZIONE:
ricordarsi di esprimere tutti i valori in unità di misura omogenee (consigliato usare mg e ml). Il calcolo dell'errore e delle eventuali derivate negli altri due casi è lasciato a voi.
Infine, per ognuno dei metodi utilizzati, calcolare il valor medio di F trovato nelle 3 (4) elettrolisi effettuate, e discuterne la compatibilità col valore atteso (96485 C/mol):
Metodo della pesata: F = ___________ +/- _________ C/mol C.L.=
Metodo della concentrazione 1: F = ___________ +/- _________ C/mol C.L.=
Metodo della concentrazione 2: F = ___________ +/- _________ C/mol C.L.=
TABELLA PER IL CALCOLO DI m
depE DELL'ERRORE COL METODO 2 L'errore così ricavato va poi propagato al fine di trovare l'errore su F.
Analoghi conti (comunque più semplici) vanno fatti anche nel caso degli altri metodi di calcolo.
m
dep
V m
dep
VA
1m
dep
A1A
2m
dep
A2V
1m
dep
V1V
2m
dep
V2V
3m
dep
V3V
4m
dep
V4m
dep2 2
j
dep x
j j
dep
m x
m
TABELLA RIASSUNTIVA
V
volume usato per l'elettrolisi
(ml)
V1
volume per misura assor-
banza
(ml)
V2
volume ammo- niaca aggiunto
(ml)
A1
misura assorbanza
c
mis(g Cu/l)
Peso spira
prima dell'elettrolisi
(g)
i
intensità di corrente
(mA)
t
tempo trascorso
(s)
Q
carica totale
(C)
1 +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/-
2 +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/-
3 +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/-
4 +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/- +/-
V3
volume per misura assor-
banza
(ml)
V4
volume ammo- niaca aggiunto
(ml)
A2
misura assorbanza
Peso spira
dopo l'elettrolisi
(g)
F
calcolata col metodo della pesata
(C/mol)
F
con misure assorbanza (metodo 1)
(C/mol)
F
con misure assorbanza (metodo 2)
