CHỨNG MINH NGUYÊN LÝ CỦA HIỆN TƯỢNG KHUẾCH TÁN


1. Mục Đích:

Giải thích nguồn gốc của sự khuếch tán.

2. Chuẩn bị lý thuyết:

Khi bạn đi ngang qua một người có sử dụng nước hoa, bạn có thể ngửi được mùi thơm dù bạn đã đi một đoạn xa. Đó là do hiện tượng khuếch tán.

Khuếch tán là hiện tượng chuyển động của các ion và các phân tử từ nơi có mật độ cao đến nơi có mật độ thấp hơn. Đối với chất khí hoặc chất lỏng, các phân tử đều mang động lượng, và luôn luôn chuyển động. Sự chuyển động này không theo một nguyên tắc nào cả. Mật độ của một chất càng cao thì mức độ khuếch tán càng lớn. Khi các phân tử tách ra một cách có hệ thống thì chúng đạt mức cân bằng. Tại điểm cân bằng, tất cả phân tử vẫn chuyển động, nhưng không có sự chuyển động của mạng phân tử. Sự cân bằng này gọi là cân bằng động lực học.

Trong phần này, bạn sẽ giải thích hiện tượng khuếch tán của các ion và nghiên cứu sự tác động của nồng độ lên mức độ khuếch tán. Đặt ống thẩm tách chứa nước muối vào một cốc nước (xem hình 1). Muối được làm từ sự kết hợp giữa Natri và ion Clo. Khi muối hòa tan, liên kết giữa các ion yếu đi, rồi sẽ chuyển động tự do. Khi các ion đạt đến độ nhỏ vừa phải, chúng sẽ khuếch tán qua những lỗ nhỏ của ống vào môi trường nước. Bạn sẽ dùng cảm biến dẫn (có khả năng kiểm tra tổng mật độ ion trong dung dịch) để kiểm tra số lượng ion đã khuếch tán trong môi trường nước.

3. Đồ dùng cần thiết:

aMixer và chương trình Addestation

01 Cảm biến dẫn

01 Ly thủy tinh có dung tích 600 cm3

01 Ống nhỏ giọt

01 Que thủy tinh

01 Giá đỡ

01 Ống thẩm tách (30mm x 100mm)

Dung dịch NaCl 1%, 4% và 8%

02 Sợi dây (hoặc Dây thun)

01 Cây kéo

02 Miếng kim loại dát mỏng để làm quả cân

4. Thực hành:

Click đúp lên biểu tượng  trên màn hình để khởi động chương trình Addestation.

Kết nối aMixer vào máy vi tính. Nếu bạn chưa chuẩn hoá aMixer (hoặc không chắc là mình đã làm chưa), thì hãy click vào “Tuỳ chọn” trên thanh công cụ, chọn “Chuẩn hoá aMixer và Cảm biến”. Tiếp theo, click “Chuẩn hoá”, và “Bắt đầu” rồi “Ok”.

Nối Cảm biến dẫn vào CH1 của aMixer. Bật công tắc của bộ chọn lọc ở mặt bên cảm biến lên mức         “0-20000 mS”

Click “Hiệu chỉnh nhanh” chọn “Bộ Addestation Sinh học”, chọn “Bài 1: Sự khuyếch tán”.  Bạn sẽ nhìn thấy màn hình như hình bên.

Đổ vào ly thuỷ tinh 350 cm3 nước máy.

Giữ chặt cảm biến dẫn vào giá đỡ. Nhúng đầu cảm biến vào nước sao cho đầu cảm biến cách đáy ly khoảng 2 cm. Chắc chắn rằng đầu cảm biến phải được ngâm hoàn toàn trong nước.

Cột một đầu ống thẩm tách. Dùng ống nhỏ giọt đổ vào ống thẩm tách 25 cm3 dung dịch NaCl 1%.

Cột ống thẩm tách bằng sợi dây cho trước. Đừng để cho bọt khí vào trong ống. Dùng nước máy rửa sạch dung dịch muối  bị tràn ra ngoài trong lúc cột.

Cột quả cân vào 2 đầu ống thẩm tách và ngâm toàn bộ ống thẩm tách vào ly thủy tinh. Quả cân sẽ giúp ống thẩm tách không bị nổi lên.

Lưu Ý:

Lưu ý khoảng cách giữa cảm biến dẫn và ống thẩm tách. Trong thí nghiệm tiếp theo, cố gắng giữ đúng khoảng cách này cho cảm biến dẫn và ống thẩm tách.

Ngay khi đặt ống thẩm tách vào trong ly, click để bắt đầu thu thập dữ liệu. Dùng que thủy tinh khuấy nước nhẹ nhàng và liên tục trong suốt quá trình thu thập dữ liệu.

Lưu lại các dữ liệu thu thập được.

Click “Phân tích dữ liệu” rồi click “Hồi quy tuyến tính”, Chương trình sẽ hiển thị đường biểu diễn tương ứng với dữ liệu. Phía dưới màn hình sẽ hiển thị phương trình đường biểu diễn.

Ghi lại vào bảng 1 radian của đường biểu diễn (lấy đến số thập phân thứ 2) khi tỉ lệ tính dẫn thay đổi

Lưu Ý :

Tỉ lệ tính dẫn thay đổi càng cao, mức độ khuếch tán càng lớn.

Click “Phân tích dữ liệu” rồi click “Thoát khỏi mã phân tích dữ liệu”.  Sau đó click “Xoá toàn bộ dữ liệu”.

Đổ dung dịch trong ly và trong ống thẩm tách ra và rửa sạch chúng. Dùng nước cất rửa cảm biến dẫn và lau khô bằng khăn giấy hoặc khăn lông.

Lập lại các bước từ 5 đến 15 với các dung dịch muối có nồng độ khác nhau mô tả trong 2 dòng cuối cùng của bảng 1.

Click “File” rồi click “Mở đặc biệt”, chọn “Browse” và cho hiển thị cả 3 dữ liệu đã thu trên cùng một màn hình. Sử dụng đồ thị để trả lời những câu hỏi sau.

5.Kết quả:

Bảng 1: So sánh tỉ lệ thay đổi của tính dẫn trong mối tương quan với các nồng độ khác nhau của dung dịch NaCl.

6.Câu hỏi:

Từ đồ thị vẽ được, hãy mô tả những gì bạn quan sát được.

Giải thích sự quan sát của bạn.

Điều gì sẽ xảy ra trong ống thẩm tách khi thay ly đựng nước máy bằng ly đựng nước muối biết rằng nước muối có nồng độ cao hơn?