LUMARTS - Titaanidioksidi-vadelma-aurinkokennon valmistaminen

Hellou!

Aikaa on vierähtänyt ihan luvattoman paljon. Postauksen piti tulla jo joululomalla, mutta päädyinkin laiskottelemaan... Noh joskus pitääkin ja pääasiahan on, että tämä pääsi tänne edes nyt. Ja sori jo siitä, että joidnki kuvien laatu ei oo mikää paras : P

Eli tosiaan jo ennen joululomaa käytiin Aaltoyliopiston Lumarts-laboratoriossa tekemässä otsikossa mainittu työ. Työohjeet pitäisi löytyä tuosta linkistä, mutta en oo 100% varma sen toimivuudesta...

Mikäli linkki toimii niin sieltä löytyy myös teoriaosuus selitettynä eli skippaan sen tässä ( : 

Ensimmäinen vaihe oli tarkistaa FTO-lasista kumpi puoli johtaa sähköä. Tämä tietysti tapahtui yleismittarilla. Sähköä johtavalle puolelle teipattiin kolmelle sivulle teipistä raamit ja teippaamattomalle alueelle levitettiin teippien paksuinen tasainen kerros TiO2 -pastaa ja teipit poistettiin. 

Toisesta samanlaisesta FTO-lasista piti myöskin tarkistaa kumpi puoli johtaa sähköä. Johtava puoli noettiin kynttilän liekillä. 

Kuten viimeisimmistä kuvista  näkyy noetusta lasista tehtiin vastinkappale ensimmäiselle lasille. Lasia, jolle TiO2 -pastaa levitettiin kuumennettiin. Kuumennuksen aikana pasta muuttui ensin ruskeaksi ja sitten takaisin vaaleaksi. Tämä vaihe oli tylsä koska ainoa tekeminen oli odottelu...

Kuumennuksen jälkeen lasin annettiin jäähtyä ja viilentäminen viimeisteltiin paineilman avulla. Jäähtynyt lasilevy upotettiin väriaineeseen. Työn nimen mukaan olisi ollut vadelmia, mutta vaihtoehtoina olivat mustikkamehu, puolukkamehu ja muistaakseni punakaalimehu. Valitsimme mustikkamehun (koska mustikat on kivoi...). Jälkikäteen syntyi mahtava idea: mitä olisi tapahtunut, jos oisimme sekoittaneet kaikkia! Väriaineessa uittamisen jälkeen puolet yhdistettiin siten että levyt olivat hieman lomittain ja kummankin paljas sivu oli vastakkaisilla puolilla. Asia selittynee paremmin kuvien avlla ( :

Yhdistettyjen levyjen väliin tiputettiin jodiliuosta, joka toimii elektrolyytti liuoksena (liittyy kennossa tapahtuvaan reaktioon). Valitettavasti liuosta ei mennyt kennon keskelle, joten reagoivaa pinta-alaa oli vähemmän...  Saimme silti kennostamme hyvät lukemat! Tässäkin eri valoilla kokeilu antoi erilaisia tuloksia. Mahtava idea esimerkiksi uv valosta tuli vasta myöhemmin. Olisi ollut kiinnostavaa tietää miten kenno reagoi valon eri aallonpituuksiin. 

Lopussa vielä kuvia tuloksista ja laboratorion vetokaapista ( : oli mukavaa päästä työskentelemään hienoon laboratorioon!

Tällaista tällä kertaa ( : Tulossa on ainakin vielä toinen postaus Lumartsista ja pienehkö postaus tunnilla tehdystä eksotermisestä kokeesta videoineen : D 

"Muuta sekavaa"- osioon kuuluvana postauksena tulee myös juttua Wanhoista

Työ1/ esteröitymisreaktion tasapainovakion määritys

Ekan työn tarkotus oli määrittää etikkahapon ja metanolin välisen esteröitymisreaktion tasapainovakio K.

Reaktion kemiallinen tasapainohan tarkoittaa sitä, että reaktioseoksessa on tuotteiden lisäks kaikkia lähtöaineita. Aineita on sellaisessa suhteessa, että näyttää kuin reaktio olisi pysähtynyt, mutta oikeasti reaktiota tapahtuu kumpaankin suuntaan samalla nopeudella. Kuvassa on ChemSketchillä mun tekemä reaktioyhtälö etikkahapon ja metaanin esteröitymisreaktiosta. 

'

Jotta tasapainovakio voidaan määrittää, täytyy tietää reaktioseoksessa tasapainohetkellä olevien aineiden ainemäärät. Liuos on hapan, sillä siinä on vetykloridihappoa ja reagoimatonta etikkahappoa. Kun liuos titrataan emäksisellä liuoksella, jonka tarkka konsentraatio tiedetään (standardiliuos, NaOH), voidaan laskea etikka- ja vetykloridihapon yhteenlaskettu ainemäärä, josta saadaan laskettua etikkahapon ainemäärä.

Näin pitkän (ja tylsän) teoriaselityksen jälkeen onkin hyvä kertoa käytännön työn tekemisestä :D

Eka vaihe oli tietenkin kasata titrausvälineistö eli sekoittajan päälle erlenmeyer ja byretti kiinni statiiviin sopivasti. Alla vanhempi kuvia vastaavasta titrausvälineistöstä (:

Seuraavaks me kaadettiin reaktioseos erlenmeyeriin (tuollanen purkki tossa sekottajan pääällä, sisällä lontoonrae näyttämäs et pyörii oikeest) ja huuhdeltiin vedellä (20ml vettä, ei huomioida laskuissa, koska ei ehdi vaikuttaa tasapainoon) mittapullo, jossa reaktioseos oli ollut. Myös huuhteluvesi kaadettiin erlenmeyeriin ja muutaman pisara fenoliftaleiiniliuosta lisättiin indikaattoriks.  Indikaattori muuttaa väriä pH-arvon mukaan.

Seuraava osio oli varsinainen titraus, eli me kaadettiin byrettiin natriumhydroksidiliuosta ja tiputettiin sitä hitaasti tutkittavan liuoksen joukkoon. NaOH:ta tuli tiputettuu hitaasti kauan, kunnes päätettiin laittaa sitä vähän kovemmalla tahdilla. No arvata saattaa miten sitten kävi :D liuos muuttui pinkiksi ihan yhtäkkiä.

Seuraava osio on tää tylsä laskuosio, jonka kemiasta kiinnostumattomat voi skippaa ihan suosiolla :D

Eli ensin laitan tähän tapahtuvien neutraloitumisreaktioiden reaktioyhtälöt ja sitten niitä laskuja. Ensimmäinen on katalyyttinä toimineen suolahapon reaktio ja kuvanmuodossa on ChemSketchillä tehty etikkahapon ja natriumhydroksidin välinen reaktio.

HCl (l) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + H₂O(l)

  

Tasapainoreaktion alussa olevia ainemääriä: 

En jaksa rajata ja muokkailla uutta kuvaa. 60,053g/mol oikeasti 60,052g/mol, mutta tulos oikea (:

  

Suolahappoliuos ei ollut 100% happoa vana vesiliuos eli siitä saadaan muutamien tietojen perusteella laskettua veden ja HCl:n ainemäärät 

Titrauksessa kului 29,9ml 1,0M NaOH-liuosta. Se neutraloi etikkahapon ja suolahapon, mutta katalyyttina suolahappo ei kulunut tasapainoreaktiossa.

n(NaOH)=n(HCl+CH₃COOH)=c*V=1,00mol/l*0,0299l=0,0299mol

n(CH₃COOH)=n(NaOH)-n(HCl)=0,0299mol-0,006mol=0,0239mol

Taulukoidaan ennen tasapainoa ja tasapainon jälkeen olevat tulokset

Tilavuudet supistuu pois tasapainovakion lausekkeessa eli taulukossa/laskuissa voidaan käyttää ainemääriä/ainemäärien arvoja.

Taulukon "lopussa" sarakkeen tuloksista lasketaan tasapainovakio K

Tässähän tämä tulos nyt olisi. En osaa arvioida työn onnistumista, koska en tiiä yhtään, mitä luokkaa tuloksen piti olla. Itse raportti on suhteellisen onnistunut vaikka kielen virallisuus vaihtelee. Halusin tehdä raportit blogimuotoon juuri välttääkseni liikaa virallisuutta, joka tekee raportin tylsemmäksi :D joten tällainen tästä ekasta nyt tuli. Laskut tosiaan kuvina, koska ei tämä blogger taida kaavojen muotoiluja tajuta. 

Seuraava postaus on toivottavasti kevyempi ja käsittelee LUMARTS-käyntiä :D ei tässä sitte muuta tällä kertaa 

Esittely

Blogin ideana on saada kemia työkurssin raportit kätevästi yhteen paikkaan luettavaksi. Mitäs sitten kun kurssi on ohi? Sitä onkin vaikeampi sanoa vielä. Todennäköisesti tulen välillä kirjoittelemaan itseä kiinnostavista asioista, opiskeluiden sujumisesta ja musiikista. Kurssin jälkeen aiheet tulevat vaihtelemaan huomattavasti enemmän. Jos blogi elää pari vuotta lisää saatan kirjoitella lääkiksen pääsykokeisiin valmistautumisesta (:

Ensimmäinen varsinainen asiapostaus on tulossa, kunhan saan sen valmisteltua. Koitan saada työraporteista kiinnostavampia ja selkeämpiä kuvien avulla (:

Eipäs tässä sitten oikeastaan muuta. Ensimmäinen postaus tulee olemaan joko ensimmäisestä tehdytä työstä tai perjantain vierailusta LUMARTS-laboratoriossa.