Rok akademicki: 2003/2004	Chemia Fizyczna	Data wykonania ćwiczenia: 28.11.2003
Kierunek studiów: Metalurgia	CZĄSTKOWE WIELKOŚCI MOLOWE	Numer ćwiczenia: 3
Numer grupy: IV	Pastucha Krzysztof Papierz Grzegorz	Ocena:
Numer zespołu: XI

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi pojęciami termodynamiki roztworów oraz pomiar objętości molowej roztworu dwuskładnikowego w funkcji stężenia i graficzne wyznaczenie cząstkowych objętości molowych dla dwu typów roztworów: roztworu soli w cieczy i roztworu dwu cieczy.

2. Przebieg ćwiczenia.

Przygotować dwa typy roztworów: NaCl i alkoholu etylowego. Dla każdego typu przygotować co najmniej po cztery roztwory; dla C₂H₅OH obejmujące cały zakres stężeń, dla NaCl aż do ok. 10%.

Przygotowanie roztworów soli:

Przygotować po ok. 50 cm³ roztworów o stężeniach ok. 1%, 2%, 4%, 10% wagowych soli. Małą suchą zlewkę zważyć na wadze technicznej, potem na analitycznej z dokładnością do ok. 0,0001g. Zlewkę umieścić z powrotem na wadze technicznej i nasypać ok.0,5 g soli. Zważyć na wadze analitycznej. Następnie wlać w przybliżeniu 50 cm³ wody destylowanej odmierzonej menzurką. Całość zważyć na wadze analitycznej. Podpisać roztwory i odstawić w bezpieczne miejsce. Powtórzyć czynności odważając do następnych zlewek kolejno po ok. 1 g, 2 g i 5 g soli. Po skończeniu ważenia wszystkich roztworów wymieszać każdy z nich bagietką szklaną. Dołączyć do kompletu zlewkę z wodą destylowaną.

Przygotowanie roztworów alkoholu:

Przygotować po ok. 20 cm³ roztworów o stężeniach ok. 25%, 50%, 75%, 90% objętościowych alkoholu. Do suchych kolbek z korkiem odmierzyć pipetką wielomiarową następujące ilości alkoholu i wody destylowanej: 5cm³ alkoholu - 15cm³ wody destylowanej; 10cm³ - 10cm³, 15cm³ - 5cm³, 18cm³ - 2cm³. Objętości wody i alkoholu mogą się nieco różnić od proponowanych, ale muszą być odmierzone z dokładnością do 0,1cm³. Przed odmierzaniem pipetka musi być przepłukana daną cieczą. Odmierzyć należy najpierw jedną ciecz do wszystkich kolbek, potem drugą ciecz. Kolbki zatkać korkiem i podpisać. Wstrząsnąć w celu wymieszania. Dołączyć kolbkę z niewielką ilością alkoholu. Całość odstawić w bezpieczne miejsce.

Zmierzyć gęstości roztworów w następującej kolejności:

- woda destylowana,

- roztwory soli od największego stężenia do najmniejszego,

- roztwory alkoholu od najmniejszego stężenia do największego,

- czysty C₂H₅OH.

3. Opracowanie wyników.

Ważenie próbek dla NaCl.

L.p.	Masa zlewki [g]	Masa zlewki + sól [g]	Masa zlewki + sól + woda [g]
1	58,0233	58,5314	108,6482
2	82,0670	83,0934	133,0492
3	54,6740	56,6380	106,9623
4	53,8273	58,8764	108,4766

Badanie gęstości NaCl

Rodzaj Roztworu	Gęstość roztworu [g/cm^3]
		Pomiar 1	Pomiar 2	Pomiar 3
H2O	0,99741	0,99723	0,99733
NaCl - 1%	1,00425	1,00411	1,00404
NaCl - 2%	1,01291	1,01249	1,01258
NaCl - 4%	1,02485	1,02483	1,02446
NaCl - 10%	1,06248	1,06351	1,06411

Badanie gęstości alkoholu

Rodzaj Roztworu	Gęstość roztworu [g/cm^3]
		Pomiar 1	Pomiar 2	Pomiar 3
C2H5OH - 25%	0,96776	0,96919	0,96832
C2H5OH - 50%	0,93386	0,93215	0,93207
C2H5OH - 75%	0,88273	0,88045	0,88012
C2H5OH - 98%	0,84661	0,84184	0,84104
C2H5OH - 100%	0,81816	0,81539	0,81419

Temperatura: 20,38 [ºC]

1. Liczymy masę soli. m_zlew+sól - m_zlew = m_sól

1. m_S1 = 58,5314 - 58,0233 = 0,5081g

2. m_S2 = 1,0264g

3. m_S3 = 1,9640g

4. m_S4 = 5,0491g

2. Liczymy masę wody. m_zlew+roz - m_zlew+sól = m_wody

1. m_W1 = 108,6482 - 58,5314 = 50,1168 g

2. m_W2 = 49,9558 g

3. m_W3 = 50,3243 g

4. m_W4 = 49,6002 g

3. Liczymy ilość moli NaCl (M_NaCl = 58,5 g/mol)

1. n_NaCl1 =
= 0,0087

2. n_NaCl2 = 0,0176

2. n_NaCl3 = 0,0336

3. n_NaCl4 = 0,0864

4. Liczymy ilość moli H₂O (M_H2O = 18 g/mol)

1. n_W1 =
   = 2,7843

2. n_W2 = 2,7753

3. n_W3 = 2,7958

4. n_W4 = 2,7556

5. Liczymy procent wagowy NaCl

1. %wag_NaCl1 =
   = 1,0036 %

2. %wag_NaCl2 = 2,0132 %

3. %wag_NaCl3 = 3,7564 %

4. %wag_NaCl4 = 9,2391 %

6. Liczymy ułamek molowy NaCl

1. x_NaCl1 =
   = 0,0031

2. x_NaCl2 = 0,0063

3. x_NaCl3 = 0,0119

4. x_NaCl4 = 0,0304

7. Zmierzone gęstości roztworów soli wynoszą:

1. d_wody = 0,9973 g/cm³

2. d_S1 = 1,0041 g/cm³

3. d_S2 = 1,0126 g/cm³

4. d_S3 = 1,0247 g/cm³

5. d_S4 = 1,0634 g/cm³

8. Liczymy masy roztworów soli. m_rozt= m_zlew+rozt - m_zlew

1. m_rozt1 = 108,6483 - 58,0233 = 50,6230 g

2. m_rozt2 = 50,9822 g

3. m_rozt3 = 52,2883 g

4. m_rozt4 = 54,6493 g

9. Obliczamy objętości roztworów soli.

1. V_rozt1 =
   = 50,4163 cm³

2. V_rozt2 = 50,3448 cm³

3. V_rozt3 = 51,0279 cm³

4. V_rozt4 = 51,3911 cm³

10. Liczymy objętości molowe roztworów soli.

1. 
   = 18,0509

2. 18,0260

3. 18,0349

4. 18,0827

11. Zmierzone gęstości roztworów alkoholu wynoszą:

1. d_rozt1 = 0,9684 g/cm³

1. d_rozt2 = 0,9327 g/cm³

1. d_rozt3 = 0,8811 g/cm³

2. d_rozt4 = 0,8429 g/cm³

3. d_alk = 0,8159 g/cm³

12. Liczymy masy roztworów alkoholu. m_rozt = m_alk + m_wody, gdzie m = d*V

1. m_rozt1 = 0,8159*5 + 0,9973*15 = 19,0390 g

2. m_rozt2 = 0,8159*10 + 0,9973*10 = 18,1321 g

3. m_rozt3 = 0,8159*15 + 0,9973*5 = 17,2250 g

4. m_rozt4 = 0,8159*18 + 0,9973*2 = 16,6808 g

5. m_alk = 0,8159*20 = 16,3180 g

13. Liczymy stężenie procentowe roztworów alkoholu.

1. %mas _rozt1 =
   = 21,4271 %

2. %mas _rozt2 = 44,9981 %

3. %mas _rozt3 = 71,0510 %

4. %mas _rozt4 = 88,0427 %

5. %mas _alk = 100 %

14. Liczymy ilość moli alkoholu w roztworach alkoholu. (M_C2H5OH = 46 g/mol)

1. n_rozt1 =
   = 0,0885 mol

2. n_rozt2 = 0,1771 mol

3. n_rozt3 = 0,2657 mol

4. n_rozt4 = 0,3189 mol

5. n_alk = 0,3542 mol

15. Liczymy ilość moli wody w roztworach alkoholu. (M_H2O = 18 g/mol)

1. n_rozt1 =
   = 0,8304 mol

2. n_rozt2 = 0,5536 mol

3. n_rozt3 = 0,2770 mol

4. n_rozt4 = 0,1107 mol

5. n_alk = 0 mol

16. Liczymy ułamki molowe roztworów alkoholu.

1. x_rozt1 =
   = 0,0963

2. x_rozt2 = 0,2425

3. x_rozt3 = 0,4896

4. x_rozt4 = 0,7423

5. x_alk = 1

17. Liczymy objętości roztworów alkoholu.

1. V_rozt1 =
   = 19,6599 cm³

2. V_rozt2 = 19,4406 cm³

3. V_rozt3 = 19,5528 cm³

4. V_rozt4 = 19,7889 cm³

5. V_alk = 22,4512 cm³

18. Liczymy objętości molowe roztworów alkoholu.

1. V_nrozt1 =
   = 21,3741 cm³/mol

2. V_nrozt2 = 26,5763 cm³/mol

3. V_nrozt3 = 36,0022 cm³/mol

4. V_nrozt4 = 46,0100 cm³/mol

5. V_nalk = 63,2963 cm³/mol

Rodzaj roztworu	Cp % / %wag	Masa roztworu	Gęstość roztworu	Ułamek molowy	Objętość molowa roztworu
C2H5OH	100,0000	16,3182	0,8159	1,0000	63,2963
C2H5OH 98%	88,0427	16,6810	0,8429	0,7423	46,0100
C2H5OH 75%	71,0510	17,2250	0,8811	0,4896	36,0022
C2H5OH 50%	44,9981	18,1321	0,9327	0,2425	26,5763
C2H5OH 25%	21,4271	19,0390	0,9684	0,0963	21,3741
NaCl 1%	1,0036	50,1168	1,0041	0,0031	18,0509
NaCl 2%	2,0132	49,9558	1,0127	0,0063	18,0260
NaCl 4%	3,7564	50,3234	1,0247	0,0119	18,1633
NaCl 10%	9,2391	49,6002	1,0634	0,0304	18,0827

Wnioski:

Po przeprowadzeniu ćwiczenia i wykonaniu obliczeń stwierdzamy, że mierzone i wyliczone objętości nie są zgodne, jest to wpływ cząstkowych wielkości molowych składników roztworu.

Z wykresu roztworu alkoholu zauważamy, że objętość molowa rośnie wraz ze wzrostem ułamka molowego składnika roztworu. Natomiast przy roztworach soli objętość ta zmienia się parabolicznie.

6

---