Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Izoterma rozpuszczalności w układzie trójskładnikowym. opracowała dr B. Nowicka

Transkrypt

1 Katedra Cheii Fizyznej Uniwersytetu Łódzkiego Izotera rozpuszzalnośi w układzie trójskładnikowy opraowała dr B. Nowika ćwizenie nr 28 Zakres zagadnień obowiązująyh do ćwizenia 1. Stan równowagi układu i rodzaje równowag 2. Składnik, faza i stopnie swobody 3. Wyprowadzenie reguły faz i jej zastosowanie 4. Wykres fazowy wody 5. Sposoby przedstawiania równowagi fazowej układu trójskładnikowego Literatura 1. Praa zbiorowa pod red. Woźnikiej J. i Piekarskiego H., Ćwizenia laboratoryjne z heii fizyznej, Wydawnitwo UŁ, Łódź Sobzyk L., Kisza A., Gatner K., Koll A., Eksperyentalna heia fizyzna, PWN, Warszawa Atkins P. W., Cheia fizyzna, PWN, Warszawa Brdička R., Podstawy heii fizyznej, PWN, Warszawa Praa zbiorowa pod red. Kaieńskiego B., Cheia fizyzna, PWN, Warszawa 1980.

2 Cele ćwizenia jest wyznazenie izoter rozpuszzalnośi w układzie trójskładnikowy : woda toluen etanol w teperaturah T 1 = 293 K i T 2 = 308 K. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA Układ poiarowy Układ poiarowy składa się z dwóh terostatów służąyh do utrzyywania stałej teperatury badanyh ieszanin trójskładnikowyh. Odzynniki heizne i szkło laboratoryjne: toluen, alkohol etylowy, woda destylowana; 6 probówek z korkai, 2 pipety iarowe (5 3 i 10 3 ), 2 pipety autoatyzne (0,1 3 i 0,5 3 ) Wykonanie ćwizenia i przedstawienie wyników poiarów 1. Przygotować 6 ieszanin wody z toluene o składah objętośiowyh V w i V t podanyh w tabelah. 2. Probówki uieśić w terostaie o teperaturze T 2 = 308 K. 3. Po upływie około 20 inut od oentu ustalenia się teperatury w terostaie, rozpoząć iarezkowanie. W ty elu, do każdej probówki dodać określoną objętość alkoholu etylowego V 0 (tabela 1) posługują się pipetą o pojenośi 0,5 3. Miarezkowanie kontynuować za pooą pipety o pojenośi 0,1 3, aż do hwili zaniku zętnienia roztworu. Zanotować objętośi zużytego etanolu V 1. Po dodaniu każdej porji alkoholu etylowego, probówkę wyjąć z terostatu, intensywnie wstrząsnąć i ponownie uieśić w terostaie. Objętość alkoholu etylowego zużyta na ziarezkowanie ieszaniny wody z toluene w teperaturze T 2 = 308 K jest suą objętośi V 0 i V Po ziarezkowaniu ieszanin w teperaturze wyższej, probówki przenieść do terostatu o teperaturze T 1 = 293 K (następuje zętnienie roztworów). 5. Po 20 inutah rozpoząć iarezkowanie heterogeniznyh roztworów, dodają alkohol porjai po 0,1 3. Zanotować objętośi zużytego etanolu V 2. Objętość alkoholu etylowego zużyta na ziarezkowania ieszaniny w teperaturze T 1 = 293 K jest suą objętośi V 0, V 1 i V 2. 2

3 6. Po zakońzeniu iarezkowania zawartość probówek wylać do butli z napise ZLEWKI ORGANICZNE. Puste probówki uieśić w statywie do góry dne (bez dodatkowego yia wodą!!!) Tabela 1: Skład badanyh ieszanin w teperaturze T 2 = 308 K V w V t V 0 V 0 + V 1 0,5 5, ,0 5, ,0 4,0 6 3,0 3,0 6 4,0 2,0 7 5,0 1,0 7 Tabela 2: Skład badanyh ieszanin w teperaturze T 1 = 293 K V w V t V 0 + V 1 + V 2 0,5 5,5 1,0 5,0 2,0 4,0 3,0 3,0 4,0 2,0 5,0 1,0 3

4 Opraowanie i dyskusja wyników poiarów 1. Oblizyć asy poszzególnyh składników po ziarezkowaniu korzystają z wartośi objętośi V oraz gęstośi d iezy (tabela 3). 2. Skład ieszanin podać w proentah wagowyh [% wag]. 3. Wykreślić izotery rozpuszzalnośi w teperaturze 293 K i 308 K. W ty elu wyniki oblizeń przedstawić w trójkąie Gibbsa Roosebooa (patrz niżej: Zasada konstrukji wykresu). Wykres wykonać na papierze ilietrowy. 4. Zinterpretować uzyskane rezultaty. Tabela 3. Gęstość iezy d [g -3 ] Teperatura T [K] 293 0, , , , , ,

5 Zasada konstrukji wykresu Rys. 1. Sposób wykreślania izotery rozpuszzalnośi w trójkąie Gibbsa Roosebooa. Metoda przedstawienia składu układu trójskładnikowego na płaszzyźnie wykorzystuje własność trójkąta równoboznego (Rys. 1). Sua odległośi punktu P od każdego boku trójkąta (ierzonyh wzdłuż prostyh równoległyh do boków) jest stała i równa długośi boku trójkąta. Punkt P odpowiadająy układowi ABC o składzie: a% składnika A, b% składnika B i % składnika C ożna znaleźć w sposób następująy: na boku AB trójkąta zaznazyć odinek b odpowiadająy zawartośi składnika B (b%) i wykreślić prostą równoległą do boku przeiwległego wierzhołkowi B z wierzhołka B trójkąta, również na boku AB, odierzyć odinek a odpowiadająy zawartośi składnika A (a%) i przeprowadzić prostą równoległą do boku przeiwległego wierzhołkowi A. Szukany punkt P jest punkte przeięia poprowadzonyh dwóh prostyh równoległyh, a środkowy odinek określa zawartość trzeiego składnika (%) zaznazyć wszystkie punkty P odpowiadająe składo, w któryh układ dwufazowy przehodzi w jednofazowy i połązyć je w elu uzyskania izotery rozpuszzalnośi 5