Numer ćwiczenia: 5	Temat ćwiczenia: Wyznaczanie cząstkowych objętości molowych w układach etanol-woda i KCl-woda.	Data wykonania ćwiczenia: 13.05.2008
				Data oddania sprawozdania: 20.05.2008
Grupa:	Imię i nazwisko:	Nazwisko sprawdzającego: dr Joanna Kowal
Uwagi:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wyznaczenie cząstkowych objętości molowych układów etanol-woda i KCl-woda metodą pozornej objętości i metodą graficzną.

2. Przebieg ćwiczenia:

1. Przygotowano dwie serie roztworów poprzez zmieszanie odpowiednich objętości 1,5 mol/dm³ KCl z wodą oraz alkoholu etylowego z wodą.

2. Zmierzono gęstości wszystkich roztworów za pomocą gęstościometru, którego odpowiednią kalibrację sprawdzono mierząc gęstość wody o znanej w danej temperaturze gęstości. (Warunki pomiaru: T, p = const).

3. Wyniki ćwiczenia:

Wyniki pomiarów zebrano w poniższej tabeli:

Lp.	VKCl [cm^3]	Vwoda [cm^3]	dr-ru [g/cm^3]
1	0	woda	0,9997
2	5,5	7	0,9432
3	8,5	4	0,8932
4	10,5	2	0,8528
5	11,5	1	0,8323
6	alkohol	0	0,8126
Lp.	VEtOH [cm^3]	Vwoda [cm^3]	dr-ru [g/cm^3]
1	0	25	0,9997
2	0,75	24,25	1,0019
3	2,5	22,5	1,0068
4	5	20	1,0138
5	10	15	1,0270
6	15	10	1,0412
7	25	0	1,0680

4. Opracowanie wyników:

*)Układ etanol - woda:

1. Obliczono wartości
, wiedząc, że
,

gdzie: V - całkowita objętość roztworu,

n - ułamki molowe składników,

m - masy składników, równe iloczynowi ich gęstości i objętości,

d_r - gęstość roztworu.

2. Obliczono ułamki molowe alkoholu etylowego w każdym
   z roztwór, wg wzoru:

,

gdzie: x_a - ułamek molowy alkoholu w roztworze,

n_a - ilość moli alkoholu w roztworze, równa ilorazowi masy próbki alkoholu i jego
masy molowej

n_w - ilość moli wody w roztworze, równa ilorazowi masy próbki wody i jej masy
molowej

Wyniki obliczeń zebrano w tabeli nr 2 i 3:

Numer r-ru	VEtOH [cm^3]	[cm^3]	dr-ru [g/cm^3]	mEtOH [g]	[g]	Vr-ru [cm^3]	nEtOH [mol]	[mol]
1	0,0	12,5	0,9997	0,00	12,50	12,50	0,00	0,69
2	5,5	7,0	0,9432	4,47	7,00	12,16	0,10	0,39
3	8,5	4,0	0,8932	6,91	4,00	12,21	0,15	0,22
4	10,5	2,0	0,8528	8,53	2,00	12,35	0,19	0,11
5	11,5	1,0	0,8323	9,34	1,00	12,43	0,20	0,06
6	12,5	0,0	0,8126	10,16	0,00	12,50	0,22	0,00

Numer r-ru	nEtOH [mol]	[mol]	V [cm^6/g]	xEtOH
1	0,00	0,69	18,02	0,00
2	0,10	0,39	25,04	0,20
3	0,15	0,22	32,83	0,40
4	0,19	0,11	41,69	0,63
5	0,20	0,06	48,11	0,79
6	0,22	0,00	56,69	1,00

3. Narysowano wykres zależności V=V(x_a) objętości V w funkcji ułamka molowego alkoholu etylowego x_a. Wspomniana zależność opisywana jest równaniem
   y = V = -1,244x_EtOH² + 4,2815x_EtOH + 12,393. Współczynnik kierunkowy (a) stycznej do wykresu dla określonego x_wag obliczono różniczkując powyższe równanie względem ułamka wagowego etanolu:

4. Obliczono cząstkowe objętości właściwe składników badanych roztworów korzystając z wyżej wymienionych wzorów oraz następujących zależności:

Wyniki obliczeń zebrano w tabeli nr 4:

Numer r-ru	a	b
1	36,15	17,90	54,05	17,90
2	37,25	17,78	55,04	17,78
3	38,37	17,45	55,82	17,45
4	39,60	16,82	56,41	16,82
5	40,48	16,20	56,67	16,20
6	41,66	15,14	56,80	15,14

**)Układ etanol - woda:

5. Korzystając z poniższego wzoru obliczono wartości pozornych objętości molowych
   dla badanych roztworów KCl.

gdzie d_r-ru - gęstość badanego roztworu;

- gęstość wody;

M_KCl - masa molowa KCl wynosząca M_KCl = 74,55g/mol;

m_r-ru - stężenie molarne badanego roztworu, dane wzorem:

Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli nr 5:

Numer r-ru	VKCl [cm^3]	[cm^3]	dr-ru [g/cm^3]	mr-ru [mol/kg]
1	0,00	25,00	0,9997	0,00	0,00	-
2	0,75	24,25	1,0019	0,05	0,22	28,62
3	2,50	22,50	1,0068	0,16	0,40	29,71
4	5,00	20,00	1,0138	0,32	0,56	29,52
5	10,00	15,00	1,0270	0,62	0,79	29,98
6	15,00	10,00	1,0412	0,92	0,96	28,41
7	25,00	0,00	1,0680	1,50	1,22	27,16

6. Sporządzono wykres zależności
   od
   :

7. Na podstawie równania funkcji f(m_r-ru^1/2) określono współczynnik kierunkowy prostej:

Podczas kreślenie wykresu pominięto punkty odpowiadające pierwiastkom z molarności równym 0,22 i 0,79 z powodu znacznych ich odstępstw od liniowej zależności.

8. Korzystając z poniższych wzorów wyznaczono cząstkowe objętości molowe KCl oraz wody w badanych roztworach.

Wyniki obliczeń umieszczono w tabeli nr 6:

Numer r-ru	mr-ru [mol/kg]
1	0,00	0,00	-	-	-
2	0,05	0,22	28,62	28,28	18,02
3	0,16	0,40	29,71	29,10	18,02
4	0,32	0,56	29,52	28,65	18,03
5	0,62	0,79	29,98	28,76	18,03
6	0,92	0,96	28,41	26,93	18,05
7	1,50	1,22	27,16	25,27	18,07

9. Wykreślono zależność
   od
   :

(pominięto punkty odpowiadające molarnościom równym 0,05 i 0,62 z powodu znacznych ich odstępstw od liniowej zależności).

Stężenia molarne przeliczono na molowe na podstawie wzoru

.

Obliczone wartości zestawiono w tabeli nr 7. W wyniku ekstrapolacji otrzymanej prostej do zera, otrzymano cząstkową objętość molową elektrolitu w rozcieńczeniu nieskończenie wielkim.

Numer r-ru	mr-ru [mol/kg]	cr-ru [mol/dm^3]
1b	0,00	0,00	0,00	-
2b	0,05	0,05	0,22	28,28
3b	0,16	0,16	0,40	29,10
4b	0,32	0,31	0,56	28,65
5b	0,62	0,61	0,78	28,76
6b	0,92	0,90	0,95	26,93
7b	1,50	1,44	1,20	25,27

Prosta opisująca zależność
od
jest opisywana równaniem
. W wyniku ekstrapolacji do zera otrzymana wartość cząstkowej objętości molowej KCl wynosi zatem:

1. Podsumowanie:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wyznaczenie cząstkowych objętości molowych układów etanol-woda i KCl-woda metodą pozornej objętości i metodą graficzną.

Doświadczenie zostało wykonane poprawnie i dość rzetelnie o czym świadczy prostoliniowa zależność V = f(x_EtOH). Niemniej jednak nie ustrzeżono się od pewnych błędów wynikających z przygotowania roztworów o zadanym składzie, np. związanych np.
z niedokładnym odpipetowanie żądanych objętości mieszanych składników. Ponadto w rurce gęstościometru mogły się znaleźć małe pęcherzyki powietrza, co wpływało na dokładność pomiaru.

1

---