2000-12-18 |
Anna Stradomska |
SMP II |
|
|
|
Ćw. 8 |
Zastosowanie reguły faz do układu trójskładnikowego |
grupa 27 |
mgr Wiktor Tatara |
||
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia było sporządzenie w trójkątach Gibbsa wykresów fazowych dla układu trójskładnikowego alkohol n-butylowy - alkohol benzylowy - woda dla dwóch różnych temperatur.
OPIS PRZEPROWADZONYCH POMIARÓW
Do probówek z doszlifowanymi korkami odmierzono odpowiednie objętości alkoholu n-butylowego i alkoholu benzylowego.
Do każdego z roztworów dodawano porcjami wodę aż do powstania układu dwufazowego, wstrząsając energicznie zawartość probówki po dodaniu każdej porcji wody.
W taki sam sposób wykonano pomiary w temperaturze 38°C.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
Na podstawie danych doświadczalnych wyznaczono skład każdej badanej mieszaniny, tzn. masę każdego składnika ( skorzystano z wzoru m = d·V, przyjęto gęstości: alkohol n-butylowy d = 0,81g cm-3, alkohol benzylowy d = 1,05 g cm-3 woda d = 0,99821 g cm-3 ) , masę wszystkich składników mieszaniny i ułamki masowe ( tj. stosunek masy składnika do masy układu ).
Wyniki obliczeń zebrano w tabelach:
T = 21° C |
|||||||||
VA [cm3] |
mA [g] |
VB [cm3] |
mB [g] |
VC [cm3] |
mC [g] |
mi [g] |
xA |
xB |
xC |
0 |
0 |
6,0 |
6,30 |
0,7 |
0,70 |
7,00 |
0 |
0,900 |
0,100 |
0,5 |
0,40 |
5,5 |
5,78 |
0,8 |
0,80 |
6,98 |
0,057 |
0,828 |
0,115 |
1,0 |
0,81 |
5,0 |
5,25 |
0,7 |
0,70 |
6,76 |
0,120 |
0,777 |
0,104 |
2,0 |
1,62 |
4,0 |
4,20 |
0,8 |
0,80 |
6,62 |
0,245 |
0,634 |
0,121 |
3,0 |
2,43 |
3,0 |
3,15 |
0,9 |
0,90 |
6,48 |
0,375 |
0,486 |
0,139 |
4,0 |
3,24 |
2,0 |
2,10 |
1,0 |
1,00 |
6,34 |
0,511 |
0,331 |
0,158 |
5,0 |
4,05 |
1,0 |
1,05 |
1,0 |
1,00 |
6,10 |
0,664 |
0,172 |
0,164 |
5,5 |
4,46 |
0,5 |
0,52 |
1,2 |
1,20 |
6,18 |
0,722 |
0,084 |
0,194 |
6,0 |
4,86 |
0 |
0 |
1,1 |
1,10 |
5,96 |
0,815 |
0 |
0,185 |
T = 38° C |
|||||||||
VA [cm3] |
mA [g] |
VB [cm3] |
mB [g] |
VC [cm3] |
mC [g] |
mi [g] |
xA |
xB |
xC |
0 |
0 |
6,0 |
6,30 |
0,7 |
0,70 |
7,00 |
0 |
0,900 |
0,100 |
0,5 |
0,40 |
5,5 |
5,78 |
0,8 |
0,80 |
6,98 |
0,057 |
0,828 |
0,115 |
1,0 |
0,81 |
5,0 |
5,25 |
0,8 |
0,80 |
6,86 |
0,118 |
0,765 |
0,117 |
2,0 |
1,62 |
4,0 |
4,20 |
0,9 |
0,90 |
6,72 |
0,241 |
0,625 |
0,134 |
3,0 |
2,43 |
3,0 |
3,15 |
0,9 |
0,90 |
6,48 |
0,375 |
0,486 |
0,139 |
4,0 |
3,24 |
2,0 |
2,10 |
1,0 |
1,00 |
6,34 |
0,511 |
0,331 |
0,158 |
5,0 |
4,05 |
1,0 |
1,05 |
1,1 |
1,10 |
6,20 |
0,653 |
0,169 |
0,177 |
5,5 |
4,46 |
0,5 |
0,52 |
1,2 |
1,20 |
6,18 |
0,722 |
0,084 |
0,194 |
6,0 |
4,86 |
0 |
0 |
1,3 |
1,30 |
6,16 |
0,789 |
0 |
0,211 |
( A - alkohol n-butylowy
B - alkohol benzylowy
C - woda )
Na podstawie wyników obliczeń wykreślono w trójkątach Gibbsa krzywe równowagi fazowej ciecz-ciecz.
Układ alkohol n-butylowy - alkohol benzylowy - woda jest przykładem układu w którym dwie pary cieczy wykazują ograniczoną rozpuszczalność ( woda i n-butanol oraz woda i alkohol benzylowy, natomiast oba alkohole całkowicie się ze sobą mieszają ).
Sporządzony na podstawie danych doświadczalnych wykres fazowy odpowiada typowym wykresom dla takiego właśnie przypadku ( oczywiście brakuje na nim drugiej linii równowagi fazowej, oddzielającej pole układów dwufazowych od pola układów jednofazowych odpowiadających tak dużej zawartości wody w układzie, że oba alkohole się w niej rozpuszczają ).
Przy założeniu, że dokładność odczytu objętości dodanej wody wynosi 0,1 cm3, wyniki pomiarów dla temperatury 21°C i 38°C są ze sobą zgodne w granicach błędu pomiarowego. Ponieważ zwykle wzajemna mieszalność cieczy zwykle rośnie ze wzrostem temperatury, więc pole odpowiadające układom dwufazowym powinno zmniejszać się ze wzrostem temperatury. Sądzę, że temperatura w jakiej wykonywano drugi pomiar zbyt mało różniła się od temperatury, w jakiej wykonano pierwszy pomiar, by przy takiej dokładności pomiaru można było zauważyć zmniejszenie pola odpowiadającego układom dwufazowym.
1
5