15.XII.2004

KATEDRA CHEMII FIZYCZNEJ

Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych

Ćwiczenie nr.4 Wyznaczanie diagramu fazowego ciecz - para w

układzie dwuskładnikowym

W celu wyznaczenia krzywej wzorcowej n_D²⁰ = f(x) obliczyłem ułamki molowe substancji bardziej lotnej, czyli acetonu w układzie aceton - chloroform.

Ułamek molowy acetonu wyznaczam korzystając ze wzorów:

m = V ^. d

Obliczam masę acetonu:

Obliczam liczbę moli acetonu:

Obliczam masę chloroformu:

Obliczam liczbę moli chloroformu:

Obliczam ułamek molowy acetonu:

Otrzymane ułamki molowe acetonu zamieściłem w tabeli:

Aceton [cm^3]	0	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5
Chloroform [cm^3]	5	4,5	4	3,5	3	2,5	2	1,5	1	0,5	0
xaceton	0	0,108	0,214	0,3183	0,4207	0,5214	0,6203	0,7176	0,8133	0,9074	1

Krzywa wzorcowa n_D²⁰ = f(x)

Metodą najmniejszych kwadratów wyznaczam współczynniki a i b prostej y = ax + b, gdzie

y = n_D²⁰ , x = x (ułamek molowy składnika bardziej lotnego - acetonu).

Nr pomiaru	ułamek molowy acetonu - X	współczynnik załamnaia światła - Y	X^2	Y^2	XY
1	0	1,446	0	2,091	0
2	0,108	1,438	0,01166	2,068	0,1552
3	0,214	1,43	0,04581	2,044	0,306
4	0,3183	1,422	0,1013	2,023	0,4527
5	0,4207	1,414	0,177	2	0,5949
6	0,5214	1,407	0,2718	1,979	0,7335
7	0,6203	1,395	0,3848	1,947	0,8655
8	0,7176	1,388	0,515	1,927	0,9962
9	0,8133	1,381	0,6615	1,907	1,123
10	0,9074	1,37	0,8234	1,877	1,243
11	1	1,357	1	1,841	1,357
SUMA	5,641	15,45	3,992	21,7	7,827

Korzystam ze wzorów:

Obliczam odchylenia standardowe korzystając ze wzorów:

Obliczam współczynnik korelacji, korzystając ze wzoru:

W celu dokładnych wyników przy odczytywaniu składu roztworu i kondensatu z krzywej wzorcowej, wyliczam Y^xx i X^xx z równania:

x_i - ułamek molowy Y^xx dla kondensatu lub X^xx dla roztworu

y_i - odczytana z refraktometru wartość współczynnika załamania światła

Wyniki umieściłem w tabeli:

nD^20 kondensatu	1,437	1,4339	1,4101	1,4031	1,39	1,3731	1,3662
Y^xx	1,36E-01	1,72E-01	4,47E-01	5,28E-01	6,80E-01	8,75E-01	9,55E-01
nD^20 roztworu	1,439	1,4292	1,4143	1,4088	1,3984	1,381	1,371
X^xx	1,13E-01	2,26E-01	3,98E-01	4,62E-01	5,82E-01	7,84E-01	8,99E-01

Wykres zależności temperatury wrzenia cieczy od ilości składnika lotniejszego w kondensacie i roztworze:

Wykreślam wykres Y^xx = f(X^xx) dla acetonu oraz prostą y = x z której odczytam skład azeotropu:

Dyskusja wyników:

Badany układ tworzy azeotrop. Z wykresów wynika, że ułamek molowy acetonu w roztworze wynosi 0,34. temperatura wrzenia mieszaniny (odczytana z wykresu) wynosi 66,6 ^oC W punkcie wrzenia skład azeotropowy wynosi 24% acetonu i 76% chloroformu.

Jest to mieszanina wykazująca maksimum wrzenia, czyli gdybyśmy chcieli ją rozdzielić poprzez destylacje to najpierw otrzymalibyśmy produkt łatwiej wrzący (posiadający niższa temperaturę wrzenia, czyli bardziej lotny), a dopiero potem mieszaninę azeotropową, która będzie wrzała tak długo, aż jej stechiometryczny skład nie ulegnie zmianie (tzn. skończy się jeden ze składników).

Mieszania związków wykazujących zjawisko azeotropii nie może być nigdy rozdzielona na czyste składniki drogą destylacji. Rozdziału tego można dokonać pośrednio, np. przez destylację z substancją trzecią, która zmienia stosunki prężności par, a stąd i udział składników azeotropu.

Tablicowa wartość temperatury wrzenia wynosi 64,43 ^oC.

Rachunek błędów:

Obliczamy błąd bezwzględny:

obliczamy błąd względny:

Obliczamy błąd procentowy:

Uzyskany wynik różni się znacznie od wartości tablicowej. Różnica może być spowodowana przegrzaniem roztworu a także niedokładnym pomiarem współczynnika załamania światła ze względu na dużą lotność badanej mieszaniny. Powodem odchyleń może być też fakt niedokładnego przygotowania roztworów.

n - liczba moli acetonu

n_c - liczba moli wszystkich składników tworzących roztwór

m - masa acetonu

M - masa molowa acetonu - 58,08 g/mol

d - gęstość acetonu - 0,7899g/cm³

V - objętość acetonu

Współczynnik załamania światła

Ułamek molowy acetonu

Ułamek molowy

Temperatur [^oC]

Y^xx

X^xx - ułamek molowy roztworu

kondensat

roztwór

Ułamek molowy kondensatu