Numer ćwiczenia: 3	Temat ćwiczenia: Badanie równowag fazowych w układach zawierających trzy ciecze o ograniczonej wzajemnej mieszalności.	Data wykonania ćwiczenia: 29.04.2008
				Data oddania sprawozdania: 6.05.2008
Grupa:	Imię i nazwisko:	Nazwisko sprawdzającego: Dr Joanna Kowal

1. Cel ćwiczenia:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było zbadanie równowag fazowych w układach zawierających trzy ciecze o ograniczonej wzajemnej mieszalności oraz sporządzenie dla nich krzywych równowag fazowych w trójkątach Gibbsa. Jako układów badanych użyto wody, toluenu i etanolu (I układ) oraz alkoholu n-butylowego, benzylowego i wody (II układ).

2. Przebieg ćwiczenia:

Ćwiczenie wykonano następująco:

1. Do probówek z doszlifowanymi korkami odmierzono odpowiednie objętości wody i toluenu, a następnie zadano alkoholem etylowym z biurety aż do zaniku granicy faz między cieczami.

2. Do probówek z doszlifowanymi korkami odmierzono odpowiednie objętości alkoholu n-butylowego i benzylowego, a następnie zadano wodą z biurety aż do powstania układu dwufazowego.

3. Wyniki ćwiczenia:

Wyniki przeprowadzonego ćwiczenia zebrano w poniższych tabelach:

Tabela nr 1. Wyniki przeprowadzonego ćwiczenia dla układu woda(A), toluen (B), etanol (C)

(T=293K, p=1013hPa).

Nr probówki	VA [cm^3]	VB [cm^3]	VC [cm^3]
1	0,5	5,5	3,50
2	1,0	5,0	6,00
3	2,0	4,0	8,50
4	3,0	3,0	11,00
5	4,0	2,0	10,00
6	5,0	1,0	9,15
7	5,5	0,5	6,95

Gęstości: d_wody = 0,998

d_toluenu = 0,862 g/cm³

d_etanolu = 0,786

Tabela nr 2. Wyniki przeprowadzonego ćwiczenia dla układu alkohol n-butylowy(A), alkohol

benzylowy(B), woda (C) (T=293K, p=1013hPa).

Nr probówki	VA [cm^3]	VB [cm^3]	VC [cm^3]
8	5,0	0	1,25
9	4,0	1,0	0,95
10	3,0	2,0	0,85
11	2,0	3,0	0,75
12	0	5,0	0,60

Gęstości: d_n-butanolu = 0,806

d_{alkoholu benzylowego} = 1,04 g/cm³

d_etanolu = 0,998

4. Opracowanie wyników:

1. Wyznaczono skład procentowy (% wagowe) każdej mieszaniny. Korzystano
   z poniższych wzorów:

gdzie p_i - procent wagowy i-tego składnika mieszaniny;

m_i - masa i-tego składnika mieszaniny;

m - masa mieszaniny;

V_i - objętość i-tego składnika mieszaniny;

ρ_i - gęstość i-tego składnika mieszaniny.

Wyniki zebrano w tabeli nr 3:

Tabela nr 3. Wyniki obliczeń dla obu układów (T=293K, p=1013hPa).

Układ: n-butanol(A), alkohol benzylowy(B), woda(C)				T = 293 K, p = 1013 hPa
Nr mieszaniny	mA[g]	mB[g]	mC[g]		%A	%B	%C
1.	4,03	0,00	1,25	5,28	76,36	0,00	23,64
2.	3,22	1,04	0,95	5,21	61,86	19,95	18,19
3.	2,42	2,08	0,85	5,35	45,23	38,91	15,87
4.	1,61	3,12	0,75	5,48	29,41	56,93	13,66
5.	0,00	5,20	0,60	5,80	0,00	89,67	10,33

Układ: woda(A), toluen(B), etanol(C)				T = 293 K, p = 1013 hPa
Nr mieszaniny	mA[g]	mB[g]	mC[g]		%A	%B	%C
1.	0,50	4,74	2,75	7,99	6,24	59,33	34,43
2.	1,00	4,31	4,72	10,02	9,96	43,00	47,05
3.	2,00	3,45	6,68	12,13	16,46	28,44	55,10
4.	2,99	2,59	8,65	14,23	21,05	18,18	60,78
5.	3,99	1,72	7,86	13,58	29,40	12,70	57,90
6.	4,99	0,86	7,19	13,04	38,26	6,61	55,14
7.	5,49	0,43	5,46	11,38	48,22	3,79	47,99

2. Wykreślono w trójkątach Gibasa krzywe równowag fazowych ciecz - ciecz dla badanych układów trójskładnikowych (Załącznik 1 i 2).

Przyjęto długość wysokości trójkąta jako 18 cm. Zatem pozostałe odległości, wyrażono w cm mają się następująco:

Układ 1 (T = 20ºC, p = 1013hPa)
Numer probówki	h [cm]	A [cm]	B [cm]	C [cm]
1	18	1,1	10,7	6,2
2			1,8	7,7	8,5
3			3,0	5,1	9,9
4			3,8	3,3	10,9
5			5,3	2,3	10,4
6			6,9	1,2	9,9
7			8,7	0,7	8,6

Układ 2 (T = 20ºC, p = 1013hPa)
Numer probówki	h [cm]	A [cm]	B [cm]	C [cm]
8	18	13,7	0,0	4,3
9			11,1	3,6	3,3
10			8,1	7,0	2,9
11			5,3	10,2	2,5
12			0,0	16,1	1,9

1. Podsumowanie:

Celem wykonanego ćwiczenia było zbadanie równowag fazowych w układach zawierających trzy ciecze o ograniczonej wzajemnej mieszalności oraz sporządzenie dla nich krzywych równowag fazowych w trójkątach Gibbsa Otrzymane krzywe równowag fazowych ciecz-ciecz dla obydwu badanych układów są zgodne z danymi literaturowymi, co potwierdza poprawność wykonania ćwiczenia.

Analiza wykresów pozwala wysnuć wnioski, iż w miarę zwiększania zawartości etanolu oraz zmniejszania procentowej zawartości jednego z pozostałych składników, tj. wody lub toluenu mieszanina zmienia się z dwufazowej w jednofazową (układ 1) oraz że w miarę zwiększania procentowej zawartości wody i zmniejszania procentowej zawartości jednego z pozostałych składników w mieszaninie jednofazowej, tj. alkoholu n-butylowego lub benzylowego pojawia się druga faza (układ 2.)

- 1 -

---