Chemia, 2 rok studiów |
Julita Przeździecka Adrian Marzec |
Kielce 20.11.2009 |
Nr. 31 |
Wyznaczanie cząstkowych objętości molowych |
Ocena:
|
Cel ćwiczenia:
Wyznaczenia cząstkowych objętości molowych składników w mieszaninie dwuskładnikowej o całkowitej mieszalności na przykładzie wody i metanolu.
Etapy wykonania ćwiczenia:
Sporządzamy mieszaniny wody i metanolu przez zmieszanie objętości
(objętość wody) z objętością
(objętość metanolu), objętości te wynoszą odpowiednio:
Tabela 1.
Nr |
|
|
1 |
5 |
45 |
2 |
10 |
40 |
3 |
20 |
30 |
4 |
30 |
20 |
5 |
40 |
10 |
6 |
45 |
5 |
Poszczególne objętości spuszczamy z biurety do piknometru o pojemności 50
.
Napełniony piknometr poszczególną mieszaniną składników odstawiamy na kilka minut w celu osiągnięcia takiej samej temperatury jak temperatura otoczenia.
Po osiągnięciu temperatury otoczenia odczytujemy całkowita objętość mieszaniny.
Za pomocą metody piknometrycznej (piknometr o pojemności 25
) w temperaturze otoczenia wyznaczamy gęstość czystych składników oraz ich mieszanin.
Opracowywanie wyników:
Zestawienie wyników:
Tabela 2.
Nr |
V1 [cm3] |
V2 [cm3] |
V [cm3] |
n1 [mol] |
n2 [mol] |
x1 |
x2 |
VM [cm3/mol] |
V1 [cm3/mol] |
V2 [cm3/mol] |
1. |
5 |
45 |
49,3 |
0,2781 |
1,1174 |
0,1993 |
0,8007 |
35,3278 |
33,7 |
33,6 |
2. |
10 |
40 |
48,5 |
0,5563 |
0,9932 |
0,3590 |
0,6410 |
31,3004 |
31,6 |
31,5 |
3. |
20 |
30 |
48,2 |
1,1127 |
0,7449 |
0,5990 |
0,4010 |
26,0013 |
27,5 |
27,6 |
4. |
30 |
20 |
48,2 |
1,6692 |
0,4966 |
0,7707 |
0,2293 |
22,2551 |
23,5 |
23,5 |
5. |
40 |
10 |
49,2 |
2,2256 |
0,2483 |
0,8996 |
0,1004 |
19,8876 |
19,8 |
19,6 |
6. |
45 |
5 |
49,6 |
2,5038 |
0,1242 |
0,9527 |
0,0473 |
|
17,7 |
17,6 |
masa pustego piknometru: 17,8192
masa piknometru z wodą: 42,85775
masa piknometru z metanolem: 37,6831
masa piknometru z mieszaniną numer 1: 38,1417
masa piknometru z mieszaniną numer 2: 39,1935
masa piknometru z mieszaniną numer 3: 40,3763
masa piknometru z mieszaniną numer 4: 41,3875
masa piknometru z mieszaniną numer 5: 42,1170
masa piknometru z mieszaniną numer 6: 42,51925
temperatura otoczenia: 21,5ºC
Obliczamy masy wody, alkoholu metylowego oraz poszczególnych roztworów:
= masa piknometru z CH3OH - masa pustego piknometru
= 37,6831
- 17,8192
= 19,8639
= masa piknometru z H2O - masa pustego piknometru
= 42,85775
- 17,8192
= 25,0386
mr1 = 38,1417
- 17,8192
=20,3225
mr2 = 39,1935
- 17,8192
=21,3743
mr3 = 40,3763
- 17,8192
=22,5571
mr4 = 41,3875
- 17,8192
=23,5683
mr5 = 42,1170
- 17,8192
=24,2978
mr6 = 42,51925
- 17,8192
=24,7001
Obliczamy gęstości wody, alkoholu metylowego oraz poszczególnych mieszanin, za pomocą wzoru:
ρ=
,
gdzie:
m - masa substancji, poszczególnych mieszanin
V- objętość
Obliczamy liczbę moli
(wody) i
(alkoholu) za pomocą wzorów:
,
gdzie:
m- masa substancji (w naszym przypadku wody lub alkoholu)
,
- gęstość alkoholu lub wody
,
V- objętość poszczególnych składników mieszanin
,
gdzie:
n- liczba moli
m- masa substancji (w naszym przypadku wody lub alkoholu)
,
M- masa molowa
Oraz obliczamy ułamki molowe
(wody) i
(alkoholu) za pomocą wzoru:
,
gdzie:
n- ilość moli
x- ułamek molowy
Dla roztworu pierwszego:
Dla roztworu drugiego:
10,0150
0,5563
31,7840
0,9932
0,3590
0,6410
Dla roztworu trzeciego:
20,03
1,1127
23,8380
0,7449
0,5990
0,4010
Dla roztworu czwartego:
30,0450
15,8920
Dla roztworu piątego:
40,0600
2,2256
7,9460
0,2483
0,8996
0,1004
Dla roztworu szóstego:
45,0675
2,5038
3,9730
0,1242
0,9527
0,0473
Obliczamy objętość molową za pomocą wzoru:
,
gdzie:
- objętość molowa
V- to objętość wyznaczona w doświadczeniu, odczytana z piknometru po zmieszaniu poszczególnych objętości wody i alkoholu
- ilość moli wody
- ilość moli alkoholu
W programie Excel wyznaczamy zależność między objętością molową
, a jej składem
(wody) i
(alkoholu) [mol].
(wykres 1)
Po czym odczytujemy z wykresu molowe objętości składników
i
.
W programie Excel wyznaczamy zależność miedzy cząstkowymi zależnościami molowymi
i
a składem mieszaniny
(wody) i
(alkoholu) [mol].
(wykres 2)
Wnioski:
Przebieg zależności objętości molowych od składu w układzie podwójnym metanol woda ulega znacznym zmianom. Objętość molowa ulega obniżeniu wraz z coraz większymi porcjami wody. Jednakże cząstkowe objętości molowe są praktycznie sobie równe.
Ewentualne błędy w obliczaniu cząsteczkowych objętości molowych mogły zaistnieć po przez złe odczyty objętości z piknometru, nie dokładne ilości spuszczanych z biurety objętości wody lub alkoholu lub nie dokładne wysuszenie piknometru.
Informacje pozyskane z instrukcji
Informacje pozyskane z instrukcji
Eksperymentalna chemia fizyczna, Sobczyk Kisza
6