Teorinė medžiaga su pavyzdžiais

1 pav. Tinkamai panaudotas duotasis graduotas plotas

Jei pateikiamas klausimas: „Alkoholio virimo temperatūra 120 °C. Kiek C atomų yra alkoholyje?“, rody­klių kryptimi, pasitelkus liniuotę, nubrėžiamos linijos iki susikirtimo su abscisių ašimi. Atsakymas: alkoholį sudaro 4 C atomai.

2. Mastelio pasirinkimas 
Ašių padalos žymimos ir mastelis pasirenkamas taip, kad būtų kuo geriau panaudotas duotasis plotas (1 pav.). Jei jis panaudotas ne visas (pavyzdžiui, pasirinktas toks mastelis, kad jį padvigubinus kreivė telpa į duotąjį plotą), vertinimas mažinamas 1 tašku.

Atsižvelgiant į konkrečius duomenis, koordinačių pradžia nebūtinai turi būti nulinė parametro vertė. Jei duomenų intervalas labai didelis, ašyse reikia daryti „trūkį“ − žymėti jį atitinkamu ženklu (dažniausiai ≈) (2 pav.).

2 pav. Trūkio žymėjimas graduotame plote

Nepatartina rinktis mastelio, kai pateikto grafiko sudarymui ploto 1 cm lygus nelyginiams parametro vienetams (pavyz­džiui, 1 cm = 3 arba 6, arba 9 parametro dydžiams). Tada žymint grafiko taškus dažnai klystama.

3. Verčių žymėjimo tikslumas ir kreivės kokybė 
Visos grafiko vertės, laikantis mastelio, žymimos tašku, trikampiu ar kitu panašiu nedideliu ženklu, kurio centras sutampa su konkrečia verte. Grafiko kreivė toly­giai brėžiama ranka, kad kuo mažiau būtų nutolusi nuo pažymėtos vertės. Atsižvelgiant į rezultatų tikslumą, ne visos vertės gali būti sujungiamos kreive (2 pav.). Jei kuri nors vertė akivaizdžiai skiriasi nuo bendros duomenų kitimo tendencijos, yra atmetama kaip eksperimento klaida. Brėžiant kreivę, į šią vertę neatsižvelgiama.

4. Lentelių sudarymas 
Labai svarbu mokėti tyrimų rezultatus surašyti į pasirinktos struktūros lenteles, kuriose eilutes ir stulpelius galima sukeisti.

Tyrimo duomenų tikslumas ir paklaidos. Apvalinimas

Sprendžiant chemijos uždavinius vartojami dydžiai, nurodyti uždavinio sąlygoje arba pateikti įvairiose lentelėse. Šie dydžiai skirstomi į tiksliuosius ir apytikslius.

Tikslieji dydžiai:

• objektų kiekiai (11 Al gabalėlių, 4 trikampės prizmės sienos ir t. t.);
• koeficientai ir laipsnio rodikliai;
• indeksai ar sutartiniai dydžiai (metano formulėje CH₄ 4 yra tikslus vandenilio atomų skaičius).

Taigi tikslieji dydžiai nėra matavimų rezultatai, todėl jie rašomi be jokių paklaidų.

Apytiksliai dydžiai – kokių nors matavimų ar jų pagrindu atliktų skaičiavimų rezultatai. Pavyzdžiui, tirpalo temperatūros nustatymas (1 pav.).

1 pav. Tirpalo temperatūros nustatymas spiritiniu termometru

Išmatuotos ir tikrosios fizikinio dydžio vertės skirtumas yra vadinamas matavimų paklaida. Kadangi per bandymą matuojama kelis kartus, tai apskaičiuojama vidutinė matuojamo dydžio vertė. Pavyzdžiui, atlikti keturi neutralizavimo reakcijos matavimai: titravimui suvartota 10,5 ml, 11,2 ml, 10,9 ir 10,6 ml tirpalo. Taigi vidutinė dydžio vertė:

(10,7 + 11,2 + 10,9 + 10,6) : 4 = 10,85 ml

Matavimų rezultatas pateikiamas dviem reikšminiais skaitmenimis, todėl vidutinė dydžio vertė yra 10,9 ml.

Įprasta, kad paskutinis skaičius rašomas su mažiausiai vieno skaitmens paklaida.

Reikšminių skaitmenų kiekis leidžia įvertinti matavimų ar skaičiavimų tikslumą.

• Visos „nenulinės“ vertės yra reikšminiai skaitmenys. Pavyzdžiui, skaičius 5248 turi keturis, o 6,12 − tris reikšminius skaitmenis.
• Nuliai, rašomi tarp skaičių 1...9, yra reikšminiai. Pavyzdžiui, skaičius 6,0095 turi penkis, o 8,18 − tris reikšminius skaitmenis.
• Į kairę nuo skaičių 1...9 rašomi nuliai nėra reikšminiai. Pavyzdžiui, du reikšminius skaitmenis turi skaičius 0,45 ir 0,000045.

Skaičiuojant apytiksliais skaičiais, galutinis rezultatas irgi yra apytikslis skaičius.

Kad skaičiavimų rezultatai parodytų gautų dydžių tikslumą, reikia laikytis tam tikrų taisyklių:

1. Pirmiausia nustatoma, kurie skaičiai yra tikslūs, o kurie – apytiksliai.

2. Daugybos ir dalybos veiksmų atsakyme rašoma tiek reikšminių skaitmenų, kiek jų yra skaičiuje, kuris tokių skaitmenų turi mažiausiai. Pavyzdžiui, reikia apskaičiuoti 11-os cukraus gabalėlių, kurių vieno masė 0,35 g, bendrąją masę. Čia 11 yra tikslus, o 0,15 – apytikslis skaičius, turintis du reikšminius skaitmenis. Todėl 0,35 g × 11 = 3,85 g ≈ ~3,9 g.
Atsakyme irgi turi būti du reikšminiai skaitmenys. Tarpinis atsakymas apvalinamas.

 m_b = 0,650 g + 0,655 g + 0,54 g = 1,845 g ≈ ~1,85 g.

Mažiausias skaičius 0,52, todėl bendroji masė apvalinama iki dviejų skaitmenų po kablelio tikslumu.

4. Tarpinius rezultatus atitinkantis skaičius visada turi vienu reikšminiu skaitmeniu daugiau negu netiksliausias skaičius. Galutiniame atsakyme šis skaičius turi būti apvalinamas.

Sprendžiant chemijos uždavinius dažniausiai vartojami apytiksliai skaičiai: molinis tūris 22,4 l/mol; Avogadro konstanta 6,02 × 10²³ mol⁻¹; santykinės atominės ir molekulinės masės (paprastai apvalinamos iki 3 reikšminių skaitmenų), todėl atlikus matematinius veiksmus atsakyme irgi turėtų būti tik 3 reikšminiai skaitmenys.

Skaičių apvalinimo (≈) iki 3 reikšminių skaitmenų pavyzdys:

5,250 ≈ ~5,25

5,251 ≈ ~5,25

5,252 ≈ ~5,25

5,253 ≈ ~5,25

5,254 ≈ ~5,25

5,255 ≈ ~5,26

5,256 ≈ ~5,26

5,257 ≈ ~5,26

5,258 ≈ ~5,26

5,259 ≈ ~5,26

Dažnai skaičiuojant kiekio vienetais atliekama daug matematinių veiksmų ir daug kartų apvalinama.

Pavyzdys

Didelio oktaninio skaičiaus benzinas pramonėje gaminamas krekingo proceso metu, kuomet vyksta panašaus pobūdžio reakcija:

C₂₀H₄₂    C₆H₁₄ + C₁₄H₂₈

nafta

Krekingo metu alkenai sudaro 75 % visų produktų kiekio. Iš jų 90 % tenka alkenams su dvigubuoju ryšiu grandinės gale, kurie naudojami paviršiaus aktyvių medžiagų sintezei. Apskaičiuokite, kiek tokių alkenų galima gauti iš 1 tonos naftos, jei reakcijos išeiga 85 %. Atsakymą užrašykite standartine išraiška.

Sprendimas

Apskaičiuojame iš naftos gaunamo alkeno masę:

282 g/mol C₂₀H₄₂ – 196 g/mol C₁₄H₂₈

              1 t C₂₀H₄₂ – x t C₁₄H₂₈

                  x = 0,695 t

Įvertiname alkenų masės dalį naftoje:

m(C₁₄H₂₈) = 0,695 t × 0,75 × 0,9 = 0,4691 t

Apskaičiuojame alkenų masę įvertinant reakcijos išeigą:

m = 0,4691 t × 0,85 = 0,3987 t

Užrašome atsakymą standartine išraiška:

m = 3,987 × 10^-1 t arba m = 3,987 × 10² kg

Cheminė stiklinė − laboratorinis indas skysčiams laikyti, šildyti ir reakcijoms atlikti:

Matavimo cilindras − cilindras su padalomis skysčių tūriui matuoti:

Skysčių stulpelio aukštis nu­statomas pagal meniską. Meniskas − iškilas (nustatant Hg aukštį) arba įgaubtas skysčio paviršius siaurame vamzdelyje:

Pipetė − indas arba vamzdelio pavidalo įtaisas skysčiams įsiurbti, lašinti, matuoti:

Įsiurbti skystį pipete galima burna, kriauše ar specialiu įtaisu:

Iš pipetės skystis ne pučiamas, o lau­kiama, kol ištekės.

Dalijamasis piltuvas − indas nesimaišantiems skys­čiams perskirti:

Norint garinimu iš tirpalo išskirti kietąjį tirpinį, naudojama garinimo lėkštelė:

Spiritinė lemputė − laboratorinis šildymo įtaisas, kuriame deginamas etanolis:

Laboratorinis stovas − metalinis stiebas ant trikojės arba keturkampės plokštės, naudojamas indams ar laboratorijos prietaisams įtvirtinti:

Atliekant įvairius bandymus, pavyzdžiui, titravimą, naudojama kūginė (Erlenmejerio) kolba:

Plokščiadugnė kolba − apvali kolba plokščiu dugnu:

Ji naudojama ruošiant tirpalus.

Norint kolboje esantį tirpalą kaitinti, naudojama apvaliadugnė kolba:

Viurco kolba − apvaliadugnė kolba su kaklo atšaka:

Joje distiliuojami skysčiai.

Matavimo kolba − plokščiadugnė, ilgakaklė kolba su žyme tūriui matuoti:

Joje ruošiami molinės koncentracijos tirpalai.

Piltuvas − kūgio pavidalo indas su kakleliu skysčiams pilti, filtruoti pro filtravimo popierių:

Biuretė − stiklinis vamzdelis su padalomis skysčių ar dujų tūriui matuoti, skysčiui lašinti.

Kondensatoriuje (šaldytuve) aušinami ir kondensuojami garai.

Stikliniai laboratoriniai kondensatoriai naudojami dujoms ir garams kondensuoti ir aušinti: