Konduktivitet och temperatur

Konduktivitet och temperatur
Inledning
Konduktivitet är detsamma som ledningsförmåga i vätskor. Vad händer med konduktiviteten
när temperaturen ändras?
Praktiskt inför laborationen
Varje grupp behöver en konduktivitetsmätare och i lådan finns det två stycken. Klassen kan
delas upp i grupper och turas om att använda utrustningen.
Utvidga laborationen till att handla om jonföreningar och homogena blandningar och
begreppen kopplade till det. Se filmen Kemins värld -…. nedan där begreppen tas upp. I
sådana fall kan eleverna turas om att använda utrustningen och att göra undersökningar där
den digitala utrustningen inte behövs, som att exempelvis tillverka mättade lösningar.
Läroplanen
Årskurs 7-9
Centralt innehåll:
– Partikelmodell för att beskriva och förklara materiens byggnad … Atomer, elektroner och
kärnpartiklar.
– Kemiska föreningar och hur atomer sätts samman till molekyl- och jonföreningar genom
kemiska reaktioner.
- … spridningsprocesser för materia i luft, vatten och mark.
Inom ramen för läroplanen kan natriumkloridens beståndsdelar, uppbyggnad och bindningar
diskuteras och generaliseras till att gälla alla jonföreningar. Diskuteras kan också hur ämnen
sprids i vatten.
Bakgrund
Med konduktivitet avses en lösnings förmåga att transportera elektrisk laddning. Atomer är
oladdade och saknar elektrisk laddning och alltså har en lösning av atomer ingen
konduktivitet. I exempelvis en sockerlösning bildar atomerna molekyler och eftersom de
består av oladdade atomer har de ingen ledningsförmåga. Joner däremot är atomer som är
laddade då de antingen tagit upp eller avgett elektroner och blivit antingen negativt eller
positivt laddade. Joner förekommer i par, en positiv och en negativ laddning tillsammans ger
en oladdad kemisk förening och en sådan kallas för jonförening eller salt.
Jonerna rör sig i lösning och beroende på temperatur rör de sig olika mycket. I en varm
lösning har de mer energi och kommer därför att vara mer rörliga i lösningen. Ju kallare
lösningen är desto orörligare blir de men även vid 0° C har de en vis rörelse. Inte förrän nere
vid absoluta nollpunkten, - 273, 15° C, är atomer och joner helt still.
Syfte med experimentet
Att undersöka hur konduktiviteten är beroende av temperaturen.
Begrepp att diskutera
Konduktivitet, ledningsförmåga, laddning, salt, lösning, joner, jonförening, energi.
Experiment
Experimentet går ut på att mäta konduktiviteten i en saltlösning vid två olika temperaturer.
Utrustning
Konduktivitetsmätare, SparkLink Air, två bägare, natriumklorid (NaCl), destillerat/avjoniserat
vatten.
Utförande
1. Lös upp 10 g natriumklorid i 150 ml kallt vatten och lika mycket natriumklorid i lika stor
volym varmt vatten, dock inte varmare än 50° C eftersom mätintervallet för
konduktivitetsmätaren är 0 - 50 ° C.
2. Sätt konduktivitetsmätaren i lite destillerat vatten 5 – 10 minuter före mätningens början.
3. I ett diagram är det lämpligt att ha två y-axlar där den ena är temperaturen och den andra
är konduktiviteten.
4. Starta mätningen av konduktiviteten i den kalla lösningen under ett par minuter och
upprepa samma sak i den varma lösningen.
5. Skölj salinitetsmätaren i destvatten efter mätningen.
Ett resultat
Konduktiviteten mättes i två lösningar av samma koncentration natriumklorid men
med olika temperatur.
Det vänstra diagrammet visar temperaturen i de båda lösningarna; den röda kurvan
visar det kalla vattnets temperatur och den blå kurvan visar temperaturen i den
varma lösningen, ca 17 respektive 44° C. Resultatet visar att konduktiviteten är högre
i den varma saltlösningen än i den kalla.
Kommentarer
I experimentet under Resultat ovan är två konduktivitetsmätare inkopplade till
samma SparkLink Air för att få konduktiviteten registrerad simultant i båda
lösningarna men det går lika bra att mäta en lösning i taget. Gör då båda
mätningarna i samma diagram med både temperatur och konduktivitet på y-axeln.
Variant
Gör en systematisk undersökning av hur konduktivitet och salthalt varierar med
temperaturen. Ett experiment som är lämpligt för elevplanering.
Förslag på tillvägagångssätt: Gör i ordning minst två provlösningar med olika
koncentrationer natriumklorid, blanda exempelvis 5 respektive 10 g NaCl med 200 ml
avjoniserat vatten i två bägare. Kyl dem innan mätningen startas. Börja mätningen av
salthalt, konduktivitet och temperatur medan lösningen långsamt värms. Tänk på att
temperaturen i lösningen inte får överstiga 50° C.
Filmer från AV-Media
Kemins värld – Grundämnen, kemiska föreningar och blandningar. Id: V7248. Ålder
från 13 år. (Strömmande, DVD).
I filmen tas lösningar upp efter 5:54. Där ingår begreppen homogen blandning,
lösning, lösningsmedel, löst ämne, löslighet, mättad lösning och salter upp. I början
diskuteras begreppet kemisk förening.
http://beta.sli.se/apps/sli/prodinfo.php?db=36&article=V7248