Aneta Marciniak
197852
BiNoŻ, Biotechnologia
Wtorek 8:15-12:00

36

Oznaczanie współczynnika podziału acetonu

pomiędzy toluen i wodę metodą refraktometryczną

1. Część teoretyczna

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika podziału acetonu pomiędzy dwie fazy: wodną i organiczną.

Współczynnik podziału – w dostatecznie rozcieńczonych roztworach stosunek stężeń składnika w dwóch współistniejących fazach ciekłych jest stały i niezależny od stężenia.

Refraktometria – wykorzystuje pomiary współczynników załamania światła badanych roztworów, na jej podstawie wnioskuje się o stężeniu oznaczanych substancji.

Określając stężenie acetonu w toluenie wykorzystujemy zależność:

$$c = \frac{1,49623 - n}{0,0104}$$

Prawo podziału Nernsta – dotyczy układu dwóch nie mieszających się cieczy, w których rozpuszczalny jest trzeci składnik. Po ustaleniu się stanu równowagi w roztworze można wyznaczyć współczynnik podziału K.

$$K(T) = \ \frac{\left( a_{3} \right)_{\alpha}}{\left( a_{3} \right)_{\beta}}$$

K(T) – współczynnik podziału, a₃ – aktywność składnika, α, β – dwie nie mieszające się ciecze

Objętości oby faz(toluenowej i wodej) są takie same, a więc równowagowe stężenie acetonu w fazie wodnej wyznaczamy z zależności:

(C)_W = (C⁰)_T − (C)_T

Współczynnik kierunkowy prostej, przechodzącej przez początek układu jest równy współczynnikowi podziału. Można go wyznaczyć z zależności:

$$K = \frac{\sum_{i = 1}^{k}{c_{T}*c_{W}}}{\sum_{i = 1}^{k}\left( c_{W} \right)^{2}}$$

1. Część doświadczalna

W kolbach przygotowałam roztwory acetonu w toluenie o stężeniach i objętości podanej przez prowadzącego. Następnie odpipetowałam po 10 ml każdego roztworu do oddzielnych kolb i dodałam po 10 ml wody. Tak przygotowane mieszaniny dokładnie wytrząsałam, po czym pozostawiłam do czasu rozdzielenia faz. Następnie oznaczałam współczynnik załamania światła dla każdego z roztworów wyjściowych oraz dla roztworów wytrząsanych po rozwarstwieniu faz (roztwór pobierałam z górnej warstwy każdego badanego roztworu). Otrzymane wyniki pomiarów zestawiłam w tabeli.

1. Część obliczeniowa

1. obliczam stężenie acetonu w toluenie: początkowe (C⁰)_T, w stanie równowagi (C)_T oraz stężenie acetonu w fazie wodnej (C)_W

- dla roztworu 5%

$\left( C^{0} \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4865}{0,0104}$= 0,9355 mol/dm³

$\left( C \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4896}{0,0104}$= 0,6375 mol/dm³

(C)_W= 0,9355 - 0,6375 = 0,298 mol/dm³

- dla roztworu 10%

$\left( C^{0} \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4894}{0,0104}$= 0,6567 mol/dm³

$\left( C \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4866}{0,0104}$= 0,9259 mol/dm³

(C)_W= 0,6567 – 0,9259 = 0,2692 mol/dm³

- dla roztworu 15%

$\left( C^{0} \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4733}{0,0104}$= 2,205 mol/dm³

$\left( C \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4840}{0,0104}$= 1,756 mol/dm³

(C)_W= 2,205 – 1,756 = 0,449 mol/dm³

- dla roztworu 20%

$\left( C^{0} \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4653}{0,0104}$= 2,974 mol/dm³

$\left( C \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4811}{0,0104}$= 1,455 mol/dm³

(C)_W= 2,974 – 1,455 = 1,519 mol/dm³

- dla roztworu 25%

$\left( C^{0} \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4582}{0,0104}$= 3,657 mol/dm³

$\left( C \right)_{T} = \frac{1,49623 - 1,4779}{0,0104}$= 1,763 mol/dm³

(C)_W= 3,657 – 1,763 = 1,894 mol/dm³

Rys. 1 Wykres zależności stężenia acetonu w toluenie (C)_T od stężenia acetonu w wodzie (C)_W

1. obliczam współczynnik kierunkowy prostej, który jest równy współczynnikowi podziału K

$$K = \frac{\left( 0,6375*0,298 \right) + \left( 0,9295*0,2692 \right) + \left( 1,756*0,449 \right) + \left( 1,455*1,519 \right) + \left( 1,763*1,894 \right)}{{0,298}^{2} + {0,2692}^{2} + {0,449}^{2} + {1,519}^{2} + {1,894}^{2}}$$

K = 1,083

Celem ćwiczenia było oznaczenie współczynnika podziału acetonu pomiędzy toluen i wodę metodą refraktometryczną. Oznaczony współczynnik przyjmuje wartość K = 1,083.

Błędy w oznaczeniu współczynnika podziału acetonu pomiędzy toluen i wodę mogą wynikać z:

- substancje chemiczne wykorzystywane w ćwiczeniu mogły być w pewnym stopniu zanieczyszczone

- aceton mógł w niewielkim stopniu odparować, ponieważ jest bardzo lotny