Wyznaczanie współczynników aktywności, Studia, Politechnika


Robert Maniura

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 28: Wyznaczanie współczynników aktywności.

  1. Wyniki ćwiczenia:

Pomiar nr

Temperatura wrzenia (50 ml H2O) 0x01 graphic
[C0]

Napięcie 0x01 graphic
[V]

Temperatura wrzenia (50 ml H2O + 5 ml NaCl 2M) 0x01 graphic
[C0]

Napięcie 0x01 graphic
[V]

Temperatura wrzenia (50 ml H2O + 10 ml NaCl 2M) 0x01 graphic
[C0]

Napięcie 0x01 graphic
[V]

1

58

-1,487

60,6

-1,438

60,8

-1,441

2

62,4

-1,41

64,8

-1,354

65,2

-1,349

3

64,8

-1,358

68,8

-1,268

69,2

-1,27

4

68,4

-1,277

72,4

-1,177

71,6

-1,208

5

71,6

-1,192

75,4

-1,093

74,6

-1,127

6

74,4

-1,108

77,2

-1,038

76,6

-1,063

7

77

-1,03

79,6

-0,959

78,8

-0,992

8

79,6

-0,94

81,4

-0,89

80,2

-0,946

9

81,2

-0,877

84,2

-0,787

81,8

-0,887

10

83

-0,811

85,4

-0,733

84

-0,799

11

84,6

-0,74

87

-0,668

85,4

-0,745

12

86,4

-0,671

88,6

-0,597

86,8

-0,678

13

88

-0,597

90,4

-0,513

88

-0,621

14

89,4

-0,527

91,8

-0,447

89,2

-0,569

15

91

-0,45

92,8

-0,388

90,4

-0,504

16

92,2

-0,385

94

-0,321

91,6

-0,447

17

93,6

-0,299

94,8

-0,274

92,4

-0,396

18

94,6

-0,204

96,2

-0,191

93,6

-0,341

19

96,6

-0,126

97,2

-0,127

95

-0,261

20

98,4

-0,023

98,4

-0,065

96

-0,207

21

100,2

0,014

99,2

-0,007

96,8

-0,144

22

99,6

0,014

97,8

-0,086

23

98,6

-0,044

24

99,4

0,002

25

99,6

0,014

  1. Wstęp teoretyczny:

Pojęcie aktywności odpowiada efektywnemu stężeniu ,przy którym roztwór doskonały osiąga własności termodynamiczne danego roztworu. Wprowadzenie aktywności uwzględnia w sposób formalny wszystkie oddziaływania zarówno pomiędzy cząsteczkami rozpuszczalnika ,jak i cząsteczkami substancji rozpuszczonych. Stosunek aktywności danego składnika roztworu do jego stężenia nosi nazwę współczynnika aktywności fi.

Zgodnie z różnym sposobem wyrażania stężeń roztworów przypisać im należy różne współczynniki aktywności: fxi = ai/xi i fmi = ai/mi (xi - ułamek molowy, mi - molar. Roztworu).

Uwzględniając aktywność we wzorze na potencjał chemiczny mamy: μi = μi0 + RTlnai μi - potencjał chemiczny

Aktywność oraz współczynnik aktywności dla układu dwuskładnikowego związane są ze sobą równaniem Gibbsa - Duhema: x1d lna1 + x2d lna2 = 0 i x1d lnf1 + x2d lnf2 = 0

Metody wyznaczania współczynników aktywności:

Większość metod oparta jest na badaniu równowag fazowych, przy czym wartość współczynnika aktywności jest ściśle związana ze współczynnikiem osmotycznym ϕ.

ln f = (ϕ-1) + 0x01 graphic
ϕ - 1)/m dm gdzie: f - współczynnik aktywności, ϕ - współczynnik osmotyczny, m - molarność roztworu

  1. Opracowanie wyników:

Obliczam 1/T, P=p/p0, ln P dla 50 ml H2O; w obliczeniach p wykorzystam następujący wzór:

0x01 graphic

Pomiar nr

Temperatura wrzenia (50 ml H2O) 0x01 graphic
[C0]

Napięcie 0x01 graphic
[V]

Ciśnienie 0x01 graphic
[hPa]

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

1

58

-1,487

257,2763

0,017241

0,253975

-1,37052

2

62,4

-1,41

296,1064

0,016026

0,292306

-1,22995

3

64,8

-1,358

322,3293

0,015432

0,318193

-1,1451

4

68,4

-1,277

363,1765

0,01462

0,358516

-1,02578

5

71,6

-1,192

406,0408

0,013966

0,40083

-0,91422

6

74,4

-1,108

448,4009

0,013441

0,442647

-0,81498

7

77

-1,03

487,7352

0,012987

0,481476

-0,7309

8

79,6

-0,94

533,121

0,012563

0,526279

-0,64192

9

81,2

-0,877

564,8911

0,012315

0,557642

-0,58404

10

83

-0,811

598,174

0,012048

0,590498

-0,52679

11

84,6

-0,74

633,9783

0,01182

0,625842

-0,46866

12

86,4

-0,671

668,7741

0,011574

0,660192

-0,41523

13

88

-0,597

706,0913

0,011364

0,69703

-0,36093

14

89,4

-0,527

741,3913

0,011186

0,731877

-0,31214

15

91

-0,45

780,2214

0,010989

0,770209

-0,26109

16

92,2

-0,385

813

0,010846

0,802567

-0,21994

17

93,6

-0,299

856,3686

0,010684

0,845379

-0,16797

18

94,6

-0,204

904,2758

0,010571

0,892671

-0,11354

19

96,6

-0,126

943,6102

0,010352

0,931501

-0,07096

20

98,4

-0,023

995,5517

0,010163

0,982776

-0,01737

21

100,2

0,014

1014,21

0,00998

1,001195

0,001194

Obliczam 1/T, P=p/p0, ln P dla 50 ml H2O + 5 ml NaCl 2M; w obliczeniach p wykorzystam następujący wzór: 0x01 graphic

Pomiar nr

Temperatura wrzenia (50 ml H2O + 5 ml NaCl 2M) 0x01 graphic
[C0]

Napięcie 0x01 graphic
[V]

Ciśnienie 0x01 graphic
[hPa]

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

1

60,6

-1,438

281,9864

0,016502

0,278368

-1,27881

2

64,8

-1,354

324,3464

0,015432

0,320184

-1,13886

3

68,8

-1,268

367,7151

0,014535

0,362996

-1,01336

4

72,4

-1,177

413,6051

0,013812

0,408297

-0,89576

5

75,4

-1,093

455,9652

0,013263

0,450114

-0,79826

6

77,2

-1,038

483,701

0,012953

0,477494

-0,7392

7

79,6

-0,959

523,5396

0,012563

0,516821

-0,66006

8

81,4

-0,89

558,3354

0,012285

0,55117

-0,59571

9

84,2

-0,787

610,2769

0,011876

0,602445

-0,50676

10

85,4

-0,733

637,5083

0,01171

0,629327

-0,4631

11

87

-0,668

670,2869

0,011494

0,661685

-0,41297

12

88,6

-0,597

706,0913

0,011287

0,69703

-0,36093

13

90,4

-0,513

748,4513

0,011062

0,738846

-0,30267

14

91,8

-0,447

781,7342

0,010893

0,771702

-0,25916

15

92,8

-0,388

811,4871

0,010776

0,801073

-0,2218

16

94

-0,321

845,2743

0,010638

0,834427

-0,18101

17

94,8

-0,274

868,9758

0,010549

0,857824

-0,15336

18

96,2

-0,191

910,8316

0,010395

0,899143

-0,10631

19

97,2

-0,127

943,1059

0,010288

0,931003

-0,07149

20

98,4

-0,065

974,3717

0,010163

0,961867

-0,03888

21

99,2

-0,007

1003,62

0,010081

0,990741

-0,0093

22

99,6

0,014

1014,21

0,01004

1,001195

0,001194

Obliczam 1/T, P=p/p0, ln P dla 50 ml H2O + 10 ml NaCl 2M; w obliczeniach p wykorzystam następujący wzór:

0x01 graphic

Pomiar nr

Temperatura wrzenia (50 ml H2O + 10 ml NaCl 2M) 0x01 graphic
[C0]

Napięcie 0x01 graphic
[V]

Ciśnienie 0x01 graphic
[hPa]

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

1

60,8

-1,441

280,4735

0,016447

0,276874

-1,28419

2

65,2

-1,349

326,8679

0,015337

0,322673

-1,13112

3

69,2

-1,27

366,7065

0,014451

0,362

-1,01611

4

71,6

-1,208

397,9723

0,013966

0,392865

-0,93429

5

74,6

-1,127

438,8195

0,013405

0,433188

-0,83658

6

76,6

-1,063

471,0938

0,013055

0,465048

-0,76561

7

78,8

-0,992

506,8981

0,01269

0,500393

-0,69236

8

80,2

-0,946

530,0953

0,012469

0,523293

-0,64761

9

81,8

-0,887

559,8482

0,012225

0,552664

-0,59301

10

84

-0,799

604,2254

0,011905

0,596471

-0,51672

11

85,4

-0,745

631,4569

0,01171

0,623353

-0,47264

12

86,8

-0,678

665,2441

0,011521

0,656707

-0,42052

13

88

-0,621

693,9884

0,011364

0,685082

-0,37822

14

89,2

-0,569

720,2113

0,011211

0,710969

-0,34113

15

90,4

-0,504

752,9899

0,011062

0,743327

-0,29662

16

91,6

-0,447

781,7342

0,010917

0,771702

-0,25916

17

92,4

-0,396

807,4528

0,010823

0,797091

-0,22679

18

93,6

-0,341

835,1886

0,010684

0,82447

-0,19301

19

95

-0,261

875,5315

0,010526

0,864296

-0,14584

20

96

-0,207

902,763

0,010417

0,891178

-0,11521

21

96,8

-0,144

934,533

0,010331

0,92254

-0,08062

22

97,8

-0,086

963,7816

0,010225

0,951413

-0,04981

23

98,6

-0,044

984,9617

0,010142

0,972321

-0,02807

24

99,4

0,002

1008,159

0,01006

0,995221

-0,00479

25

99,6

0,014

1014,21

0,01004

1,001195

0,001194

Z powyższych tabel wyznaczam wykresy.

3.1. Wyznaczam równanie prostej f(1/T) = lnP (P = p/po) z wykresów:

x = 1/T y = p/po y = a + bx

dla 50 ml wody destylowanej y = -0,0049x + 0,0097

dla 50 ml wody destylowanej + 5 ml NaCl y = -0,0047x + 0,0097

dla 50 ml wody destylowanej + 10 ml NaCl y = -0,0046x + 0,0098

3.2. Obliczam ułamek molowy roztworu NaCl w wodzie:

0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
g 0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
mol/l

0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
mola

0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
mola

0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic

0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
g 0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
mol/l

0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
mola

0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 2,78mola

0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0x01 graphic

3.3. Obliczam aktywność ai roztworów NaCl w wodzie oraz współczynniki aktywności dla tych roztworów (dla wybranych temperatur).

a1 = p2/p1 f1 = a1/x1 a2 = p3/p1 f3 = a2/x2

p1 - prężność pary nad wodą

p2 - prężność pary nad 5ml NaCl + 50ml wody

p3 - prężność pary nad 10ml NaCl + 50ml wody

- dla 50 ml wody destylowanej i 5 ml NaCl

temperatura[0C] p H2O(50ml) p NaCl(5ml)

1) 64,8 322,3293 324,3464

2) 79,6 533,121 523,5396

3) 98,4 995,5517 974,3717

a1(1) = 1,0061 a1(2) = 0,9820 a1(3) = 0,9787 a1(śr.) = 0,9889

współczynniki aktywności:

f1(1) = 279,472 f1(2) = 272,778 f1(3) = 271,861 f1(śr.) = 274,704

- dla 50 ml wody destylowanej i 10 ml NaCl

temperatura [0C] p H2O(50ml) p NaCl(5ml)

1) 71,6 406,0408 397,9723

2) 88,0 706,0913 693,9884

3) 93,6 856,3686 835,1886

a2(1) = 0,9801 a2(2) = 0,9828 a2(3) = 0,9753 a2(śr.) = 0,9794

współczynniki aktywności:

f2(1) = 138,042 f2(2) = 138,422 f2(3) = 137,366 f1(śr.) = 137,943

Błędy :

Obliczam je z następujących wzorów:

δa = 1/pH2O * ΔpNaCl + pNaCl/p2H20* ΔpH2o gdzie Δp = 0,01

δf = ai/x2A * ΔxA + 1/xA * Δax= 1/xA * ΔaX

- dla 50 ml wody destylowanej i 5 ml KCl

1) δ a1(1) = 0x01 graphic
δ f1(1) = 0,0173

2) δ a1(2) = 0x01 graphic
δ f1(2) = 0,0103

3) δ a1(3) = 0x01 graphic
δ f1(3) = 0,0055

δ a1(śr.) = 0x01 graphic
δ f1(śr.) = 0,0110

- dla 50 ml wody destylowanej i 10 ml KCl

1) δ a2(1) = 0x01 graphic
δf2(1) = 0,0069

2) δ a2(2) = 0x01 graphic
δf2(2) = 0,0039

3) δ a2(3) = 0x01 graphic
δf2(3) = 0,0032

δ a2(śr.) = 0x01 graphic
δf2(śr.) = 0,0047

więc:

dla 50 ml wody i 5mlKCl aśr. = 0x01 graphic
fśr. = 0x01 graphic

dla 50 ml wody i 10 ml KCl aśr. = 0x01 graphic
fśr. = 0x01 graphic

4. Wnioski:

Współczynnik aktywności (f) maleje ze wzrostem zawartości soli ,a aktywność (a) wynosi w granicach 1, jeżeli stężenie jest niskie. Obliczone wartości aktywności i współczynników aktywności są obdarzone pewnymi błędami. Prawdopodobnie jest to spowodowane nieszczelnością aparatury (trudnością utrzymania stałego ciśnienia w aparaturze ).

1



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyznaczanie współczynnika przewodnictwa temperaturowego, Politechnika Cz˙stochowska
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKÓW AKTYWNOŚCI Z POMIARÓW SEM
wyznaczanie współczynników aktywności z pomiarów sem, Chemia fizyczna, laboratorium, Chemia fizyczna
Wyznaczanie współczynników aktywności poprawa
Wyznaczanie objętości nadmiarowych, Studia, Politechnika
Wyznaczanie wspolczynnika lepkosci powietrza1, POLITECHNIKA ˙L˙SKA
Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy, politechnika
wspolczynnik Kv, Studia, Politechnika Śląska, Mechatronika, Semestr 3, sem3
Wyznaczanie współczynników aktywności
308. Wyznaczanie współczynnika światła dla cieczy za pomocą refraktometru Abbego, studia, studia Pol
Wyznaczanie współczynnika światła dla cieczy za pomocą refraktometru Abbego, studia, studia Politech
wyznaczanie współczynnika strat liniowych, studia, V semestr, Mechanika płynów
Wyznaczanie stałej reakcji szybkości zmydlania estru, Studia, Politechnika
Wyznaczanie współczynnika przewodnictwa cieplnego, Studia pomieszany burdel, FIZA EGZAMIN, FIZYKA-sp
Wyznaczanie stopnia asocjacji kwasu octowego w rozpuszczalni, Studia, Politechnika
25, Studia, Pracownie, I pracownia, 25 Wyznaczanie współczynnika rozszerzalności cieplnej metali za
Wyznaczanie współczynnika osłabienia oraz energii maksymal(2), Pracownia Zak˙adu Fizyki Technicznej
wyznaczenie współczynnika indukcji1, POLITECHNIKA CZ˙STOCHOWSKA

więcej podobnych podstron