از بنزوئیک اسید گلولههای برف بسازید!
احتیاط:
مقدمه
شما با کمک علم شیمی میتوانید کریستالهای برف را بسازید که به برف واقعی شباهت فوقالعادهای دارند. برف از کریستالهای آب تشکیل شده است. در این پروژه شما از کریستالهای خالص بنزوئیک اسید، گلولههای برفی را تهیه میکنید. مزیت این کریستالها این است که در دمای اتاق ذوب نمیشوند. در واقع، هدف اصلی از انجام این آزمایش، آشنایی دانشآموزان با فرایند تصعید است، که با انجام این آزمایش این فرایند را از نزدیک درک میکنند و در پایان با طرح سوال و جوابی، دانشآموز با مفهوم اصلی و کلیدی تصعید، آشنا میشود.
مواد و وسایل لازم
- ظرف دهانگشاد شیشهای پیرکس (مقاوم در برابر حرارت)
- 5 گرم بنزوئیک اسید (یک قاشق غذاخوری)
- پیمانهی مدرج پیرکس
- هیتر
- بشری که تا دو سوم حجم آن از آب پر شده است
- عروسک آدم برفی یا تکهای درخت سرو
- چوب پنبه
روش كار
ابتدا بنزوئیك اسید را داخل ظرف بریزید، سپس عروسک آدم برفی یا شاخهی درخت سرو را روی چوبپنبه ثابت كنید و آن را هم درون ظرف قرار دهید. در ظرف را ببندید و آن را روی بشری که تا دو سوم آن، آب پر شده است قرار دهید (دهانهی بشر با کف ظرف برابر باشد). سپس آن ها را روی هیتر قرار داده و با ملایمت حرارت دهید. در واقع در این شیوه از حرارت غیرمستقیم استفاده میکنیم تا بنزوئیک اسید ذوب نشود. بعد از مدتی، بنزوئیك اسید ناپدید میشود. در واقع بنزوئیک اسید جامد، تصعید شده است. پس از ناپدید شدن بنزوئیك اسید جامد، حرارت دادن را قطع كنید. پس از مدتی ملاحظه میکنید که بلورهای سفید بنزوئیک اسید در اثرفرآیند چگالش، مانند برف روی آدم برفی یا شاخهی درخت مینشیند.
روش تصعید
در این روش، نمونه در درجه حرارتی پایینتر از نقطه ذوب آن گرم میشود و مستقیما از حالت جامد به صورت بخار در میآید و بعد بخار حاصل فورا در سطح سردی به حالت جامد متراکم میشود (متبلور میشود). این دو مرحله بدون مداخله حالت مایع صورت میگیرد.
در روش تصعید چون بخار را میتوان دوباره جامد کرد، بنابراین، از این روش برای خالصسازی بعضی از جامدات استفاده میکنند. در این روش از اختلاف فشار بخار اجسام جامد استفاده میشود. یعنی باید بین فشار بخار جسم جامد و ناخالصی، اختلاف زیادی وجود داشته باشد، تا یکی از آن ها بهراحتی تصعید شود. عمل تخلیص وقتی به خوبی انجامپذیر است كه فشار بخار ناخالصیهی مشخصا كمتر از فشار بخار ماده تصعید شدنی باشد. از این آزمایش نمایشی میتوان با کمی تغییر برای خالصسازی بنزویک اسید هم استفاده کرد. راجع به آن فکر کنید؟
نویسنده: عاطفه قویدست، دانشجوی سال دوم دکتری شیمی آلی، دانشگاه گیلان