Imię i nazwisko: Łukasz Chłopczyński

Wydział : Biotechnologii i nauk o żywności

Kierunek : Biotechnologia

Grupa : IV

Ćwiczenie nr 36

Tytuł ćwiczenia: Oznaczanie współczynnika podziału acetonu                              pomiędzy toluen i wodę metodą refraktometryczną.

Data wykonania ćwiczenia....................

Data oddania sprawozdania..................

Data zwrotu sprawozdania....................

Data ponownego oddania sprawozdania..............

Wstęp teoretyczny:

Rozpatrzmy ciekły układ trójskładnikowy, złożony z dwóch składników ciekłych, α i β, o ograniczonej rozpuszczalności wzajemnej oraz trzeciego składnika A, którym może być ciało stałe, ciecz lub gaz, który dobrze rozpuszcza się w obu cieczach. W stałej temperaturze i pod stałym ciśnieniem, ustala się równowaga dwóch faz ciekłych, którymi są roztwory składnika A w ciekłej fazie α i ciekłej fazieβ. Warunkiem równowagi jest równość potencjałów chemicznych każdego składnika w obu fazach. Dla składnika A można napisać następującą równość:

w której (μ_A)_α oraz (μ_A)_β oznaczają potencjały chemiczne tego składnika w każdej z faz. Uzależniając potencjał chemiczny składnika od jego aktywności termodynamicznej można napisać równanie:

które można przekształcić do zależności:

(a_A)_α i (a_A)_β oznaczają aktywność termodynamiczną składnika A w fazach α oraz β. (μ_A^⊗)_α oraz (μ_A^⊗)_β oznaczają standardowe potencjały chemiczne składnika A odpowiednio w fazach α oraz β. W stałej temperaturze i pod stałym ciśnieniem wyrażenie po prawej stronie powyższego równania jest wielkością stałą, co pozwala przekształcić to równanie do następującej postaci:

Jeżeli stężenia składnika A w obu są niewielkie można przyjąć, iż współczynniki aktywności termodynamicznej składnika A w obu fazach, (γ_A)_α oraz (γ_A)_β są bliskie jedności, co pozwala zastąpić aktywności termodynamiczne składnika (a_A)_α i (a_A)_β, ułamkami molowymi tego składnika, odpowiednio (x_A)_α i (x_A)_β:

W roztworze rozcieńczonym liczba moli składnika A jest znacznie mniejsza od liczby moli rozpuszczalnika:

natomiast objętość roztworu rozcieńczonego jest praktycznie równa objętości rozpuszczalnika, co pozwala napisać następującą zależność określającą stężenie molowe składnika w roztworze:

Uwzględniając powyższe zależności otrzymujemy równanie:

z którego wynika, że w dostatecznie rozcieńczonych roztworach stosunek stężeń składnika w dwóch współistniejących fazach ciekłych, zwany współczynnikiem podziału, jest stały i niezależny od stężenia.

Równanie Clausiusa – Clapeyrona:

Jeżeli układ zawiera jeden składnik nie reagujący chemicznie , więc w stanie równowagi mogą być 2 lub 3 fazy. Gdy mamy układ dwufazowy ułamek molowy składnika „i” w każdej fazie jest stały i jest wielkością niezmienną. Stan układu określa więc ciśnienie p i temp T. Ponieważ zatem jeden z 2 parametrów p lub T można dobrać dobrowolnie, a drugi przybierze wartość zależną od pierwszego wynikającą z praw równowagi termodynamicznej. Oznacza to, że obie wartości (p i T) są od siebie zależne.

f(p,T) = 0 ; matematycznym wyrazem tej funkcji jest równanie C-C.

Gdzie - ciśnienie pary nasyconej przy czym . Gdy

Po rozdzieleniu zmiennych i scałkowaniu :

jak widać

Gdzie współczynnik kierunkowy -