Ćwiczenie 2-3. Wyznaczanie zawartości alkoholu etylowego w badanym roztworze.
Osoba prowadząca: dr Bożena Parczewska-Plesnar
Data	Godzina	Zespół	Nazwiska osób wykonujących ćwiczenie	Punkty za sprawozdanie
27.03.2012	8:00-11:00	B gr5	Krzymowska Katarzyna
Uwagi prowadzącego

Celem ćwiczenia jest pomiar współczynnika załamania światła czystych substancji ciekłych (etanol, butanol) i ich roztworów w różnych stężeniach.

Wstęp teoretyczny

Gęstość optyczna fazy to wpływ pola elektromagnetycznego na przechodzące przez nią fale elektromagnetyczne, których szybkość rozchodzenia się zostaje zmieniona. Promienie świetlne padając pod kątem na powierzchnię granicy faz ulegają częściowemu odbiciu i załamaniu. Zjawisko załamania światła podczas przejścia przez granicę nazywamy refrakcją. Można to opisać za pomocą wzoru Snelliusa:

n - współczynnik załamania światła

α - kąt padania, β - kąt załamania

Pomiar współczynnika załamania światła przeprowadza się przy użyciu światła monochromatycznego. Pomiary prowadzone są za pomocą aparatów - refraktometrów. My będziemy korzystać z refraktometru Abbego. Współczynnik załamania służy do indentyfikacji substancji oraz określenia stopnie czystości. Można też dzieki temu określać stężenie, gdyż bardzo często między stężeniem a współczynnikiem istnieje zależność liniowa.

Polaryzacja molowa - składają się na nię: polaryzacja elektronowa (polega na przesunięciu elektronów), polaryzacja atomowa (deformacja atomu lub grupy atomów) oraz polaryzacja ustawienia lub orientacji (polega na deformacji i ustawieniu dipoli trwałych):

P_M = P_E + P_A + P_O

Wzór na refrakcję molową:

Refrakcja właściwa:

Wykonanie ćwiczenia:

Do ćwiczenia wykorzystane zostały następujące przedmioty:

Refraktometr Abbego, 2 biurety, 9 kolbek stożkowych, kroplomierze, etanol, 1-butanol.

1. Sporządziłam 9 roztworów butanolu z etanolem w danych stosunkach objętościowych:
9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7, 2:8, 1:9.

2. Następnie zmierzyłam współczynniki załamania światła za pomocą refraktometru Abbego w każdym z roztworów.

3. Po zmierzeniu, narysowałam wykres zależności współczynnika załamania od stężenia procentowego alkoholu etylowego w roztworze.

4. Potem otrzymałam roztwór kontrolny i zmierzyłam jego współczynnik załamania i umieściłam wynik na wykresie.

Wyniki pomiarów:

Współczynniki załamania światła roztworów przyrządzonych przez nas:

1. 1,3940 (10% etanolu)

2. 1,3910 (20% etanolu)

3. 1,3880 (30% etanolu)

4. 1,3830 (40% etanolu)

5. 1,3800 (50% etanolu)

6. 1,3780 (60% etanolu)

7. 1,3740 (70% etanolu)

8. 1,3700 (80% etanolu)

9. 1,3670 (90% etanolu)

Współczynniki załamania czystych substancji:

etanol (100% etanolu): 1,3630

butanol ( 0% etanolu): 1,3990

Współczynnik załamania zmierzony w zadaniu kontrolnym: 1,3800

Refrakcja molowa butanolu:

Refrakcja właściwa butanolu:

Po zmierzeniu wszystkich współczynników załamania światła, umieszczam je na wykresie przy odpowiednich stężeniach etanolu w roztworach. Zauważam, że zależność współczynnika od stężenia roztworu maleje liniowo - czyli im większe stężenie procentowe alkoholu etylowego, tym mniejszy współczynnik załamania światła.
Dla 0% etanolu (czyli czysty butanol) współczynnik wynosi 1,3990, a dla 100% (czysty etanol) wynosi 1,3630.
Pomiary odbiegają od linii wykresu. Błędy w odchyleniu punktów na wykresie wynikają z nieprecyzyjnego użycia refraktometru (np. zła ostrość przy odczytywaniu wyników, niedoczyszczenie pryzmatu itp.) oraz ewentualnego niedokładnego sporządzenia badanych roztworów.

Następnie zaznaczamy współczynnik załamania dla zadania kontrolnego. Odpowiada on zawartości procentowej alkoholu etylowego o wartości 50%.

Cel ćwiczenia został zrealizowany. Zmierzono współczynnik załamania światła czystych substancji i ich roztworów oraz znaleziono zawartość alkoholu etylowego w roztworze kontrolnym, która wynosiła 50%.

---