Trójkąt Gibbsa 2 (ćw. 21), Chemia fizyczna


Tomasz Warzocha

RÓWNOWAGI FAZOWE W UKŁADACH TRÓJSKŁADNIKOWYCH TYPU CIECZ-CIECZ

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie krzywej binodalnej (izotermy) rozpuszczalności układu trójskładnikowego: woda-toluen-aceton i woda-toluen-propanol.

APARATURA:

ODCZYNNIKI:

PRZEBIEG DOŚWIADCZENIA:

  1. Sporządzamy dwuskładnikowe roztwory toluen-aceton i toluen-propanol o różnych stężeniach, odmierzając pipetami do probówek toluen, aceton i propanol w ilościach podanych w poniższych tabelach.

  2. Następnie miareczkujemy otrzymane roztwory wodą destylowaną do pierwszego trwałego zmętnienia przy pomocy biurety cyfrowej. Tym sposobem otrzymujemy po 7 trójskładnikowych mieszanin dla acetonu i propanolu leżących na izotermie rozpuszczalności to znaczy izotermie przejścia z układu jednofazowego do dwufazowego.

Stężenia poszczególnych składników wyrażam w procentach objętościowych

korzystając ze wzoru:

V1 = V1. 100% / (Vc) gdzie: Vc = V1+V2+V3 (objętość mieszaniny)

V1-zawartość 1 składnika V2-zawartość 2 składnika V3-zawartość 3 składnika

Nr

probówki

Toluen

Aceton

Woda

ml

% v/v

ml

% v/v

Ml

% v/v

I

9

89,1

1

9,9

0,1

1

II

8

78,8

2

19,7

0,15

1,5

III

6

58,5

4

39,0

0,26

2,5

IV

4

37,7

6

56,6

0,61

5,7

V

2

16,7

8

67,0

1,95

16,3

VI

1

6,6

9

59,5

5,14

33,9

VII

0,5

2,6

9,5

49,0

9,38

48,4

Nr

probówki

Toluen

Propanol

Woda

ml

% v/v

ml

% v/v

ml

% v/v

I

9

88,5

1

9,8

0,17

1,7

II

8

78,1

2

19,5

0,25

2,4

III

6

57,5

4

38,3

0,44

4,2

IV

4

35,3

6

53,0

1,32

11,7

V

2

14,6

8

58,6

3,66

26,8

VI

1

5,3

9

47,9

8,8

46,8

VII

0,5

1,7

9,5

31,6

20

66,7

0x01 graphic

WNIOSKI:

Z ekstrapolacji binody do podstawy trójkąta (sytuacja w której udział trzeciego składnika: propanolu lub acetonu; w roztworze jest zerowy) wynika, że wzajemna rozpuszczalność wody w toluenie i toluenu w wodzie jest rzędu 0,5% objętości. Oznacza to, że jeżeli do wody dodamy toluenu w ilości nie przekraczającej 0,5% objętości całego roztworu, czyli:

0x01 graphic
·100%<0,5%; to otrzymamy układ jednofazowy o dwóch stopniach swobody.

Przekroczenie tej objętości spowoduje powstania dwóch faz ciekłych i układ będzie miał jeden stopień swobody (skład jednej fazy będzie decydował o składzie drugiej fazy). Jedną z faz będzie stanowił nasycony roztwór toluenu w wodzie, a drugą nasycony roztwór wody w toluenie, powstają roztwory sprzężone.

Wzajemną mieszalność wody i toluenu zwiększamy dodając trzeciego składnika, który miesza się zarówno z wodą jak i z toluenem (propanol lub aceton). Z diagramu krzywej binodalnej w trójkącie Gibbsa wynika, że jeżeli w układzie propanol stanowi więcej niż 68% objętość całego układu to może istnieć tylko jedna faza ciekła nie zależnie od wzajemnego stosunku objętości wody i toluenu (powierzchnia nad krzywą binodalną). Podobną sytuację osiągamy dla układu toluen -woda -aceton, jeżeli aceton przekracza 68% objętości całego układu.

Z różnego przebiegu krzywych binodalnych dla dwóch układów: toluen - woda - propanol toluen - woda - aceton wnioskujemy, że propanol powoduje bardziej równomierny podział składników między dwie fazy (krzywa jest symetryczna) natomiast krzywa binodalna w układzie z propanolem jest nie symetryczna i nachylona w kierunku większej zawartości wody, co wskazuje na to, że faza bogata w wodę zawiera mniejszy ułamek toluenu niż powstająca z nią druga faza, która zawiera większy ułamek wody w porównaniu z ułamkiem toluenu w poprzedniej.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Trójkąt Gibbsa (ćw. 21), Chemia fizyczna
Ćw. 21, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 17, chemia fizyczna, Nowy folder
chemia fizyczna 21, CHEMIA FIZYCZNA SPRAWKA 4 SEM
Ćw. 20, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 29, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 16, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 14, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 13, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 31, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 30, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 25, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 11, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 12, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 27, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 18, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 23, chemia fizyczna, Nowy folder
Ćw. 28, chemia fizyczna, Nowy folder

więcej podobnych podstron