Nr ćwiczenia 6B	Temat: Równowaga fazowa. Układy trójskładnikowe.	Data: 1999-10-20
Nr zespołu: 3 Metalurgia grupa II		Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z warunkami równowag fazowych i interpretacją diagramów fazowych, ze szczególnym uwzględnieniem diagramów układów trójskładnikowych oraz sporządzenie diagramu fazowego układu: woda, chloroform, kwas octowy.

Wprowadzenie:

Fazą - nazywamy część układu w której wnętrzu wszystkie własności fizykochemiczne zmieniają się w sposób ciągły, odgraniczoną wyraźną powierzchnią graniczną od pozostałych części układu.

Układ złożony z dwóch lub więcej faz nazywać będziemy układem heterogenicznym.

Przez równowagę fazową będziemy rozumieli stan w którym nie zachodzi wymiana energii i masy pomiędzy jednolitymi fazami układu heterogenicznego.

Reguła faz Gibbsa ma postać:

s = n + 2 - f

gdzie:

s - ilość stopni swobody

n - ilość składników niezależnych

f - ilość faz

Ilość stopni swobody „s” - oznacza liczbę zmiennych intensywnych, których wartości można zmieniać dowolnie(w pewnych szerokich granicach) przy czym zmiana ta wywołując naruszenie równowagi, nie spowoduje zmiany ilości faz ani ilości składników w nowym stanie równowagi, jaki ustali się w układzie.

Trójkąt stężeń Gibbsa - to układ współrzędnych w którym wierzchołki odpowiadają czystym składnikom, boki układom dwuskładnikowym a we wnętrzu trójkąta znajduje każdy punkt odpowiada układowi trójskładnikowemu o odpowiednich stężeniach składników.

Binoda - jest to krzywa rozdziału faz. Powierzchnia nad krzywą odpowiada układowi jednofazowym, natomiast powierzchnia pod krzywą odpowiada układowi złożonemu z dwu faz ciekłych.

Punkt splotu - to punkt znajdujący się na krzywej binodalnej. W punkcie tym składy obu faz stają się identyczne.

Konody - linie wiążące. Łączą składy faz pozostających ze sobą w równowadze.

Wykonanie:

b) wyznaczenie linii koniugacji

Faza	Mieszanina1	Mieszanina2	Mieszanina3
		Ilość NaOH (cm^3)
Chloroform	5,9	18,7	36
Wodna	26,5	55	80,5

	H2O			CHCl3			CH3COOH
	% wag.	Masa [g]	Cm^3	% wag.	Masa [g]	Cm^3	% wag.	Masa [g]	Cm^3
I	45	22,5	22,5	45	22,5	15	10	5	4,74
II	35	17,5	17,5	45	22,5	15	20	10	9,52
III	25	12,5	12,5	45	22,5	15	30	15	14,29

Stężenie roztworu nr 1

NaOH + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O

1 mol NaOH = 1 mol CH₃COOH

9,5 cm³ = 0,0059 dm³

1 mol = 0,0059 mol

0,5 mol = 0,00295 mol

M_CH3COOH = 60

m = n * M

m = 60 * 0,00295 = 0,177 [g] = 0,000177 [kg]

C% = (m/m_f) * 100%

m_f = V_NaOH * d

m_f = 0,005 * 1,459 = 0,007295 [kg]

C% = (0,000177 / 0,007295) * 100%

C% = 2,426319 %

Stężenie roztworu nr 2

NaOH + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O

1 mol NaOH = 1 mol CH₃COOH

18,7 cm³ = 0,0187 dm³

1 mol = 0,0187 mol

0,5 mol = 0,00935 mol

M_CH3COOH = 60

m = n * M

m = 60 * 0,00935 = 0,561 [g] = 0,000561 [kg]

C% = (m/m_f) * 100%

m_f = V_NaOH * d

m_f = 0,005 * 1,427 = 0,007135 [kg]

C% = (0,000935 / 0,007135) * 100%

C% = 13,10441486 %

Stężenie roztworu nr 3

NaOH + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O

1 mol NaOH = 1 mol CH₃COOH

36 cm³ = 0,036 dm³

1 mol = 0,036 mol

0,5 mol = 0,018 mol

M_CH3COOH = 60

m = n * M

m = 60 * 0,018 = 1,08 [g] = 0,00108 [kg]

C% = (m/m_f) * 100%

m_f = V_NaOH * d

m_f = 0,005 * 1,381 = 0,006905 [kg]

C% = (0,00108 / 0,006905) * 100%

C% = 15,6408 %

Stężenie roztworu nr 4

NaOH + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O

1 mol NaOH = 1 mol CH₃COOH

26,5 cm³ = 0,0265 dm³

1 mol = 0,0265 mol

0,5 mol = 0,01325 mol

M_CH3COOH = 60

m = n * M

m = 60 * 0,01325 = 0,7959 [g] = 0,0007959 [kg]

C% = (m/m_f) * 100%

m_f = V_NaOH * d

m_f = 0,005 * 1,024 = 0,00512 [kg]

C% = (0,000795 / 0,00512) * 100%

C% = 15,52734 %

Stężenie roztworu nr 5

NaOH + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O

1 mol NaOH = 1 mol CH₃COOH

55 cm³ = 0,055 dm³

1 mol = 0,055 mol

0,5 mol = 0,0275 mol

M_CH3COOH = 60

m = n * M

m = 60 * 0,0275 = 1,65 [g] = 0,00165 [kg]

C% = (m/m_f) * 100%

m_f = V_NaOH * d

m_f = 0,005 * 1,047 = 0,005235 [kg]

C% = (0,00165 / 0,005235) * 100%

C% = 31,518624 %

Stężenie roztworu nr 6

NaOH + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O

1 mol NaOH = 1 mol CH₃COOH

80,5 cm³ = 0,0805 dm³

1 mol = 0,0805 mol

0,5 mol = 0,04025 mol

M_CH3COOH = 60

m = n * M

m = 60 * 0,04025 = 2,415 [g] = 0,002415 [kg]

C% = (m/m_f) * 100%

m_f = V_NaOH * d

m_f = 0,005 * 1,075 = 0,005375 [kg]

C% = (0,002415 / 0,005375) * 100%

C% = 44,9302325 %

Wnioski:

Rozpatrując wykres utworzony z punktów powstałych z wartości obliczonych z miareczkowania widzimy, że dają nam krzywą binodalną. Pole pod krzywą odpowiada układowi dwu fazowemu. Poruszając się po krzywej od prawej strony do lewej mamy do czynienia z roztworem bogatym w CHCl₃. W miarę przesuwania roztwór staje się uboższy w CHCl₃ a staje się bogatszy w H₂O. Po osiągnięciu zmętnienia Przy miareczkowaniu prowadząc je dalej zauważamy, że zmętnienie na początku praktycznie się nie zmienia potem staje się coraz mniejsze aż do osiągnięcia równowagi gdzie wyraźnie widać dwie fazy. Rozpatrując drogę po jakiej porusza się stężenie dla wskazanych roztworów w podpunkcie „a” zauważmy, że punkty na krzywej nie pokrywają się z prostą co spowodowane jest błędami przy miareczkowaniu.

1

1

---