02.11.2009

Kamila Petryka

Daria Michalczyk

Paweł Orlewski

Równowaga ciecz-ciało stałe

Wyznaczanie rozpuszczalności substancji metodą syntetyczną

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest badanie równowagi ciecz-ciało stałe w układach dwu- i trójskładnikowych, ze szczególnym uwzględnieniem układów wykazujących „efekty synergiczne” rozpuszczalności (czyli układów wykazujących większą rozpuszczalność w rozpuszczalniku dwuskładnikowym niż w obu rozpuszczalnikach czystych w danej temperaturze).

Wykonanie ćwiczenia

Zważyć naczynie pomiarowe i odważyć w nim około 0,3g substancji (naftalenu), a następnie dodać porcję rozpuszczalnika (cykloheksanonu) podaną w instrukcji wykonawczej i ponownie zważyć naczynie pomiarowe wraz z zawartością. Obliczyć ułamek molowy substancji rozpuszczanej (x₂) w tak sporządzonym układzie.

Wyznaczyć punkt (x₂, T^L) na krzywej likwidusu, postępując zgodnie z podanym uprzednio opisem pomiaru.

Po oznaczeniu temperatury zaniku kryształu schłodzić układ o ok.10^oC przy włączonym mieszadle magnetycznym, po czym dokładnie osuszyć naczynie pomiarowe i zważyć. Dodać kolejną porcję rozpuszczalnika i ponownie zważyć. Wyznaczyć następny punkt (x₂, T^L) na krzywej likwidusu, ogrzewając powoli układ.

Tabela wyników

	kolba I	kolba II
masa naczynia pomiarowego / g	36,4963	37,6134
masa naczynia z naftalenem / g	36,824	37,9214
masa naftalenu / g	0,3277	0,308
liczba moli naftalenu	2,5568*10^-3	2,4031*10^-3

Kolba I

nr pomiaru	masa kolby przed pomiarem	T spodziewana / K	T równowagowa / K	masa kolby po pomiarze / g
1	36,8903	353,3	342,8	36,8842
2	36,8848	337,8	332,7	36,9533
3	37,003	327,7	326,9	37,0014
4	37,0524	321,9	320,1	37,0602
5	37,1145	315,1	317,9

Kolba II

nr pomiaru	masa kolby przed pomiarem	T spodziewana / K	T równowagowa / K	masa kolby po pomiarze / g
1	38,2194		312,1	38,1707
2	38,1715	307,1	307,6	38,2747
3	38,3252	302,6	303,8	38,3245
4	38,3705	298,8	300,7	38,3714
5	38,4318	295,7	298,2

Opracowanie wyników

Liczba moli naftalenu i cykloheksanonu

Kolba 1 Mole naftalenu: 0,002557 Mole cykloheksanonu: 1 pomiar 0,0006760 2 pomiar 0,0006200 3 pomiar 0,001824 4 pomiar 0,002327 5 pomiar 0,002960

Kolba 2 Mole naftalenu: 0,002403 Mole cykloheksanonu: 6 pomiar 0,003036 7 pomiar 0,002548 8 pomiar 0,004115 9 pomiar 0,004576 10 pomiar 0,005201

Tabela obliczeń (wzory z części teoretycznej)

									schroeder	malesinski
pomiar	X	T / K	lnx	1/T	ln(1/T)	T/Tt	Tt/T	ln(T/Tt)	lnx(ideal)	lnx(ideal)
1	0,7910	342,8	-0,2345	0,002917	-5,837	0,9703	1,031	-0,03017	-0,2011	-0,1981
2	0,8050	332,7	-0,2170	0,003006	-5,807	0,9417	1,062	-0,06008	-0,4066	-0,3945
3	0,5836	326,9	-0,5385	0,003059	-5,790	0,9253	1,081	-0,07766	-0,5303	-0,5100
4	0,5235	320,1	-0,6472	0,003124	-5,769	0,9060	1,104	-0,09868	-0,6811	-0,6480
5	0,4635	317,9	-0,7691	0,003146	-5,762	0,8998	1,111	-0,1056	-0,7312	-0,6933
6	0,4418	312,1	-0,8169	0,003204	-5,743	0,8834	1,132	-0,1240	-0,8668	-0,8142
7	0,4853	307,6	-0,7229	0,003251	-5,729	0,8706	1,149	-0,1385	-0,9756	-0,9096
8	0,3687	303,8	-0,9978	0,003292	-5,716	0,8599	1,163	-0,1509	-1,070	-0,9912
9	0,3443	300,7	-1,066	0,003326	-5,706	0,8511	1,175	-0,1612	-1,149	-1,059
10	0,3160	298,2	-1,152	0,003353	-5,698	0,8440	1,185	-0,1696	-1,213	-1,113

dH	19288
Temperatura topnienia Tt	353,3
R	8,314
dS	54,59

Obliczenie współczynników aktywności

	przybliżenie
Numer pomiaru	shroeder	malesinski
1	1,034	1,037
2	0,8419	0,8521
3	0,7439	0,7592
4	0,6398	0,6613
5	0,6085	0,6320
6	0,5313	0,5600
7	0,4766	0,5091
8	0,4337	0,4692
9	0,4008	0,4386
10	0,3757	0,4152

Ze wzoru:

Wykresy

Podeszliśmy krytycznie do otrzymanych wyników i odrzuciliśmy cztery , które najbardziej odbiegały od naszych oczekiwań.

Finalnie otrzymaliśmy takie wykresy:

Przybliżenie Schroedera

Przybliżenie Malesińskiego

Wnioski

1. Rozpuszczalnoś naftalenu w cykoheksanonie różni się od doskonałej bo współczynnik aktywności f różni się od 1

2. f < 1 co oznacza, że rozpuszczalność rzeczywista jest większa od doskonałej.

3. Otrzymaliśmy ujemny typ odchyleń od doskonałości

4. Nasze wyniki daje się przybliżyć w sposób logarytmiczny linią likwidusu co oznacz, że spełniają przewidywaną zależność linii likwidusu.

---