Sprawozdanie z ćwiczeń chemii fizycznej

Numer i tytuł ćwiczenia: 2-3 Wyznaczanie zawartości alkoholu etylowego w badanym roztworze.

Imię i nazwisko osoby prowadzącej zajęcia: dr Bożena Parczewska-Plesnar

Data wykonania ćwiczenia:

21.05.2013

Uwagi prowadzącego:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zmiarzenie współczynnika załamania światła czystych substancji ciekłych (alkoholu etylowego) i ich roztworów.

Wstęp teoretyczny:

Współczynnik załamania ośrodka jest miarą zmiany prędkości rozchodzenia się fali w danym ośrodku w stosunku do prędkości w innym ośrodku (pewnym ośrodku odniesienia). Dokładniej jest on równy stosunkowi prędkości fazowej fali w ośrodku odniesienia do prędkości fazowej fali w danym ośrodku

gdzie

v₁ – prędkość fali w ośrodku, w którym fala rozchodzi się na początku,

v₂ – prędkość fali w ośrodku, w którym rozchodzi się po załamaniu.

Współczynnik załamania, jak sugeruje nazwa, istotny jest w zjawisku załamania, gdy fala rozchodząca się w ośrodku odniesienia pada na granicę z danym ośrodkiem i dalej rozchodzi się w tym ośrodku. Współczynnik ten wiąże się bezpośrednio z kątem padania i kątem załamania. Związek ten wyraża prawo Snelliusa

gdzie

α – kąt padania promienia fali na granicę ośrodków (kąt między kierunkiem promienia a normalną do powierzchni granicznej ośrodków),

β – kąt załamania (kąt między kierunkiem promienia załamanego w danym ośrodku a normalną do powierzchni).

Refrakcja - zmiana kierunku rozchodzenia się fali (załamanie fali) związana ze zmianą jej prędkości, gdy przechodzi do innego ośrodka. Zmiana prędkości powoduje zmianę długości fali, a częstotliwość pozostaje stała.

Refrakcja molowa – wielkość określająca polaryzację jednego mola substancji w polu elektromagnetycznym. Jest związana z polaryzacją cząsteczek substancji zgodnie ze wzorem

gdzie:

R – refrakcja molowa

N_A – liczba Avogadra

α – średnia polaryzowalność jednej cząsteczki

Jednostką refrakcji molowej w układzie SI jest m³/kmol. Dla większości znanych związków chemicznych jej wartość zawiera się w granicach 10÷50 cm³/mol.

W istocie refrakcja molowa zależy od temperatury i ciśnienia, ponieważ jest funkcją koncentracji cząsteczek, co szczególnie silnie uwidacznia się w przypadku gazów.

Dla światła wzór Lorentza-Lorenza określa związek refrakcji molowej ze współczynnikiem załamania światła (współczynnikiem refrakcji):

gdzie

V_m – objętość molowa ośrodka.

n – współczynnik załamania światła

Wykonanie ćwiczenia:

1. Tworzenie wykresu zależnośći współczynnika załamania światła od stężenia alkoholu etylowego :

1. Przygotowanie 9 roztworów alkoholu butylowego i alkoholu etylowego o różnych stężeniach

2. Mierzymy współczynnik załamania światła poszczególnych roztworów

3. Rysujemy wykres zależności

2. Mierzymy współczynnik załamania otrzymanego roztworu

3. Korzystając z wykresu odnajdujemy zawartość alkoholu etylowego jaka znajdowała się w otrzymanym roztworze.