C15, Studia, Politechnika


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



Wyszukiwarka