ĆWICZENIE NR 15
TEMAT: EKSCES OBJĘTOŚCI MOLOWEJ W UKŁADZIE
WODA - METANOL.
WYPOSAŻENIE:
• Waga analityczna
• Ultratermostat
• Pipety o pojemności 25 ml
• Suszarka
• 2 piknometry
ODCZYNNIKI:
• Roztwory metanol - woda o zawartości metanolu:
0.2, 0.4, 0.5, 0.6 i 0.8 ułamka molowego
• Aceton (do przemywania piknometrów)
CEL ĆWICZENIA:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ekscesu objętości molowej z pomiarów gęstości roztworów wodnych metanolu.
PRZEBIEG POMIARU:
Gęstość roztworów wodnych metanolu wyznacza się metodą piknometryczną. Przed przystąpieniem do pomiarów należy piknometry dokładnie umyć wodą, a następnie acetonem, po czym osuszyć suszarką. Włączyć ultratermostat, chwilę poczekać aż ustali się temperatura 25°C. Następnie kalibruje się piknometry tzn. wyznacza się ich objętość stosując wodę redestylowaną jako substancję wzorcową. Przed napełnieniem wodą piknometry zważyć na wadze analitycznej. Po dokładnym zważeniu próżnego piknometru należy go napełnić wodą redestylowaną aż po brzegi, potem zamknąć piknometr zatyczką. Następnie umieszcza się piknometry w ultratermostacie, w temperaturze 25°C. Po upływie 15 minut oba piknometry należy wyjąć, osuszyć i zważyć. Różnica mas piknometru napełnionego wodą i piknometru próżnego określa masę wody zawartej w piknometrze w danej temperaturze..Następnie znajduje się objętość piknometru:
mw − mo
Vp = ____
dw
gdzie:
mw − masa piknometru z wodą
mo - masa próżnego piknometru
dw − gęstość wody w temperaturze pomiaru
Analogicznie postępuje się przy pomiarze gęstości roztworów woda - metanol, prowadząc równolegle dwa pomiary z tą samą cieczą. Gęstość oblicza się z zależności:
mi − mo
di' = ____
Vp
gdzie:
mi − masa piknometru z metanolem
mo − masa piknometru
Vp - obliczona objętość piknometru
di' - obliczona gęstość badanego roztworu w temperaturze pomiaru
Tak wyznaczona gęstość obarczona jest błędem systematycznym wynikającym z nieuwzględnienia wyporu powietrza. Należy więc ją przeliczyć według wzoru:
di'
di = di' + 0,0012 ( 1 - __ )
dw
gdzie:
dw - gęstość wody w temperaturze pomiaru
Objętości molowe oblicza się z zależności:
MH2O ( 1- xmet) Mmet ⋅ xmet
V = ______ + _____
droz droz
MH2O ( 1- xmet) Mmet ⋅ xmet
Vd = ______ + _____
dH2O dmet
gdzie:
xmet - ułamek molowy metanolu w roztworze
MH2O , Mmet - ciężar cząsteczkowy wody i metanolu
dH2O , dmet - gęstość wody i metanolu
droz - gęstość roztworu (uśredniona)
Eksces objętości molowej dla poszczególnych roztworów oblicza się ze wzoru:
VE = V - Vd
W oparciu o otrzymane dane sporządzić wykres: VE = f (xmet ), obrazujący odchylenia od roztworu doskonałego w układzie woda - metanol. Skomentować rodzaj odchyleń.
OPRACOWANIE WYNIKÓW:
Ułamek molowy CH3OH Xmet |
Gęstość roztworu di [g/cm3] |
Gęstość Roztworu średnia droz[g/cm3] |
Objętość molowa roztworu V[cm3/mol]
|
Objętość molowa roztworu doskonałego Vd [cm3/mol] |
Eksces objętości molowej VE[cm3/mol] |
|
|
Pomiar I |
Pomiar II |
|
|
|
|
0,0 |
0,9967 |
1,0054 |
1,0011 |
17,9802 |
17,9802 |
0 |
0,2 |
0,9486 |
0,9534 |
0,9510 |
21,8717 |
22,5689 |
-0,6972 |
0,4 |
0,9139 |
0,9208 |
0,9174 |
25,7249 |
27,0854 |
-1,3605 |
0,5 |
0,8925 |
0,8879 |
0,8902 |
28,0836 |
29,3437 |
-1,2601 |
0,6 |
0,8708 |
0,8760 |
0,8734 |
30,2267 |
31,6019 |
-1,3752 |
0,8 |
0,8295 |
0,8352 |
0,8324 |
35,0793 |
36,1184 |
-1,0391 |
Wyliczone objętości piknometrów:
Vp1 = 11,51 cm3
Vp2 = 11,40 cm3
Wyliczone gęstości roztworów woda - metanol:
xmet |
di' Pomiar I |
di' Pomiar II |
0,0 |
0,9967 |
1,0054 |
0,2 |
0,9485 |
0,9533 |
0,4 |
0,9138 |
0,9207 |
0,5 |
0,8924 |
0,8878 |
0,6 |
0,8707 |
0,8759 |
0,8 |
0,8293 |
0,8350 |