26.02.2007
Tomasz Grajek
Joanna Rosecka
Doświadczenie nr 5
Równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych.
Analiza termiczna
Skład próbki |
Wyznaczona temperatura krzepnięcia[C] |
15g kwasu benzoesowego 0g kwasu trans-cynamonowego |
118,4 |
12,5g kwasu benzoesowego 2,5g kwasu trans-cynamonowego |
103,8 |
10g kwasu benzoesowego 5g kwasu trans-cynamonowego |
84,1 |
7,5g kwasu benzoesowego 7,5g kwasu trans-cynamonowego |
68,7 |
5g kwasu benzoesowego 10g kwasu trans-cynamonowego |
91,5 |
2,5g kwasu benzoesowego 12,5g kwasu trans-cynamonowego |
111,1 |
0g kwasu benzoesowego 15g kwasu trans-cynamonowego |
128,8 |
Temperatury krzepnięcia dla poszczególnych próbek zostały określone na podstawie wykresu dlatego mogą być obarczone błędem osobowym. Dodatkowo odczytywane pomiary mogły być odczytywane z opóźnieniem 1 sekundowym.
Celem doświadczenia było wykonanie diagramu fazowego dla układu kwas benzoesowy:kwas trans-cynamonowy. Na podstawie określonych przez nas temperatur krzepnięcia wyznaczyliśmy diagram fazowy i przez ekstrapolację krzywych określiliśmy punkt eutektyczny mieszaniny, którego temperatura wynosi 68,7C. Ułamek molowy dla kwasu benzoesowego i kwasu trans-cynamonowego wynosi 0,5.
Reguła faz Gibbsa dla układu dwuskładnikowego
Układy wielofazowe i wieloskładnikowe w stanie równowagi charakteryzuje reguła faz Gibbsa, która podaje zależność między liczbą faz f , liczbą składników układy s i liczbą stopni swobody z:
z = s - f +2
Liczba stopni swobody tzn. liczba niezależnych parametrów, których wartość można zmieniać bez naruszenia równowagi między fazami i między składnikami w poszczególnych fazach, dla układu dwuskładnikowego, skondensowanego wynosi:
z = 3 - f
Dla układów takich pomija się obecność fazy gazowej ze względu na bardzo niskie prężności par składników tworzących je oraz wynikający stąd ich niewielki wpływ na charakter równowag fazowych.
Rozpatrujemy układ 2-składnikowy:
układ jednofazowy:
z = 3-1 = 2
(punkty leżące powyżej krzywej tAEtB dla których istnieją dwa parametry zmienne - temperatura i stężenie)
układ dwufazowy:
z = 3-2 = 1
(punkty leżące na krzywych TAE i ETB oraz pod krzywymi odpowiadają mieszaninom, dla których jedynym parametrem zmiennym jest temperatura)
układ trójfazowy:
z = 3-3 = 0
(punkt eutektyczny E - roztwór jest nasycony względem składnika A i B, czyli kwasu cynamonowego i kwasu benzoesowego)
Krzywe TAE i ETB noszą nazwę krzywych rozpuszczalności albo krzywych likwidusa.
Prosta A E B nosi nazwę krzywej solidusa (poniżej niej układ jest już tylko dwufazowy).