Zakład Chemii Fizycznej

Laboratorium Studenckie

Ćwiczenie 30

Równowaga ciecz-para dla ukł. dwuskładnikowego

Wyznaczanie współczynnika aktywności.

Aparatura :

Ebuliomert

Autotransformator

Refraktometr

Odczynniki :

Aceton, n-heptan

X_A- 0,2 , 0,4 , 0,6 , 0,8

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współ.aktywnościacetonu i n-heptanu na podst.badań równowagi ciecz-para .

Wykres zależności współczynnika załamania światła od ułamka molowego acetonu n_D= f(x_A)

xA	nD
0,0000	1,3891
0,1548	1,3821
0,2777	1,3783
0,4061	1,3750
0,4179	1,3742
0,6427	1,3682
0,6914	1,3662
0,7646	1,3640
0,8160	1,3620
0,8729	1,3601
0,9146	1,3589
1,0000	1,3560

Wykres zależności prężności pary nad czystym rozpuszczalnikiem od temperatury wg. tabeli

Temperatura T [ ºC]	Prężn. par acet. [mm Hg]	Pręż. par n-hept. [mm Hg]
40	421,5	92,05
45	510,5
50	612,5	140,9
56,3	760,0
60	860,6	208,9
70	1190	302,3
80	1611	426,6
90	2142	588,8
100		795,2

Wyniki pomiarów zestawione w tabeli :

Lp.	Skład roztworu wyjściowego xA	Temperatura wrzenia [ ^0C]	Współczynnik załamania światła nD		Stężenie acetonu		Stężenie n - heptanu
			Faza ciekła	Faza gazowa	Faza ciekła xA	Faza gazowa yA	Faza ciekła xB	Faza gazowa yB
1	Aceton	56,3	1,3560	1,3891	1	0	-	-
2	n-heptan	98,4	1,3891	1,3560	-	-	1	0
3	0,1	83,5	1,3885	1,3781	0,015	0,287	0,985	0,713
4	0,2	68,8	1,3850	1,3700	0,088	0,578	0,912	0,422
5	0,4	59,7	1,3831	1,3670	0,133	0,676	0,867	0,324
6	0,6	55,7	1,3740	1,3645	0,425	0,747	0,575	0,253

Obliczamy współczynnik aktywności acetonu i n-heptanu korzystając ze wzoru :

p= 768 mmHg

p - ciśnienie barometryczne

p_oi -prężność czystych składników ( tzn. acetonu i n - heptanu ) w temperaturze wrzenia poszczególnych roztworów

y_i i x_i - ułamek molowy składnika i - ( tzn. odpowiednio acetonu i n- heptanu ) w fazie gazowej i ciekłej

Współczynniki aktywności dla acetonu :

1. 
   
   

1. 
   

1. 
   Odchylenia dodatnie od prawa Roulta (γ >1)

1. 
   

Współczynnik aktywności dla n - heptanu

1. 
   

1. 
   

1. 
   Odchylenia dodatnie od prawa Roulta (γ >1)

1. 
   

Obliczanie parametrów A , B z równania van Laara :

Obliczam nadmiarową molową entalpię swobodną :

T = [ K ]

R = 8, 3143 [ J/mol ⋅ K ]

G^E = 8,3143⋅ 356,45 ( 0,015 ⋅ ln 8,2091 + 0,985 ⋅ ln 1,1581 ) = 522,35 [ J/mol ]

G^E = 8,3143 ⋅ 341,95 ( 0,088 ⋅ ln 4,3787 + 0,912 ⋅ ln 1,2254 ) = 896,51 [ J/mol ]

G^E = 8,3143 ⋅ 332,85 ( 0,1333 ⋅ ln 4,5815 + 0,867 ⋅ ln 1,3798 ) = 1332,64 [ J/mol ]

G^E = 8,3143 ⋅ 328,85 ( 0,425 ⋅ ln1,8046 + 0,575 ⋅ ln 1,8984 ) = 1693,73 [ J/mol ]

3. Ustawiamy autotransformator w pozycji „0“ i włączamy go do sieci elektrycznej . Nie włączamy grzałki , jeżeli w ebuliometrze nie ma cieczy .

4. Wlewamy roztwór dwuskładnikowy o stężeniu aceton w n - heptanie

5. Włączamy grzanie ( 30 V ) . Po około 30 minutach powinna ustalić się równowaga . Mieszanina cieczy i pary powinna być w sposób ciągły wyrzucana na gniazdo termometru . W odstępach co 5 minut należy odczytywać temperaturę wrzenia . Jeżeli w trzech kolejnych odczytach uzyska się tą samą temperaturę , należy ją odczytać .

6. Pobieramy próbki cieczy i destylatu do zamykanego naczyńka wagowego

7. Autotransformator należy wyłączyć , a następnie ebuliometr pozostawić do wystygnięcia . Temperatura musi spaść do około 50 ⁰ C .

8. Po schłodzeniu pobranych do naczyniek wagowych próbek obu faz do temperatury 25 ⁰ C należy zmierzyć współczynnik załamania światła pobranych próbek .

9. Po ostygnięciu ebuliometru zlać ciecz do odpowiednich butelek ( opróżnić także gniazdo skroplin ) .

Wykres równowagi fazowej ciecz-para T_wrz=f(x_A) dla ukł.aceton- n-heptan

6

---