Реферат: Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу фізичної хімії

B , мм рт.ст. 15.5 16 , 5 17,5 18,7 19,8 21,1 22,4 23,7

Якщо потрібно повторити експеримент, прилад необхідно висушити і продути, щоб вилучити з нього пари рідини.

Література: 1, с. 93-96, 106-108.

6. РІДИНИ, ЯКІ ОБМЕЖЕНО ЗМІШУЮТЬСЯ

При змішуванні двох рідин часто спостерігається явище обмеженої розчинності однієї рідини в другій. Наприклад, якщо при переміщуванні поступово додавати до води фенол, то до деякої межі буде утворюватись однорідний розчин фенолу у воді, а після насичення води фенолом з'яв­ляється новий шар насиченого розчину води у фенолі.

Взаємна розчинність двох рідин, які обмежено змішуються, зале­жить від температури і може перейти в необмежену; тоді між шарами зникне межа і утвориться однорідний розчин. Для того щоб одержати повну картину розчинності в системі з двох рідин А і В, які обмежено змішуються, потрібно побудувати діаграму взаємної розчинності (рис. 8). На осі абсцис відкладають склад суміші, а на осі ординат - темпера­тури, при яких утворюються однорідні розчини. Ліва частина кривої показує зростання розчинності B в А при підвищенні температури, а права - зростання розчинності А в B. Температуру T_k , вище якої рідини змішуються необмежено в будь-яких співвідношеннях, називають кри­тичною температурою розчинення. Будь-яка точка під кривою відповідає двофазній системі. Так, якщо стан системи виражається точ­кою "с", то вона складається з двох фаз (шарів): розчину B в А, склад якого визначається точкою "а", і розчину А в В складу "в". При

Рис. 8. Діаграма взаємної розчинності двох рідин, які змішуються з поглинанням теплоти

підвищенні температури склади шарів зближаються і в точці М розша­рування зникає. Зростання взаємної розчинності при підвищенні темпе­ратури спостерігається в тому випадку, коли рідини змішуються з поглинанням теплоти.

Якщо змішування двох рідких речовин відбувається з виділенням теплоти, взаємна розчинність зростає не з підвищенням температури, а з її пониженням; при цьому критична температура розчинення дося­гається при охолодженні системи. Нарешті, є системи, які мають як верхню, так і нижню критичну температуру розчинення.

Виконання роботи

Задача 1. Побудова діаграми взаємної розчинності двох рідин, які змішуються обмежено.

В трубчасті ампули, які встановлені в спеціальних штативах, запа­яно суміші різних рідин, які обмежено змішуються. На штативі вказані назви речовин, а над кожною ампулою написана цифра, що показує об'ємну концентрацію першого компонента. Штативи встановлені у водяних термостатах, які обладнані мішалкою та термометром.

На початку роботи потрібно увімкнути термостат в режим нагрівання та, перемішуючи суміші шляхом нахилу штативу з ампула­ми, спостерігати за їх станом.

Спочатку в ампулах знаходяться два шари рідини, які при пе­ремішуванні утворюють емульсію (тобто непрозору систему). При підвищенні температури в кожній ампулі досягається повна взаємна розчинність рідин, на що вказує зникнення межі поділу між шарами (рідини в ампулах стають прозорі), і емульсії перетворюються на розчи­ни. Записують температури, при яких зникає помутніння в кожній ампулі, в таблицю відповідно складу рідини в ампулі. Після цього вик­лючають термостат з режиму нагрівання. Продовжуючи перемішування при охолодженні води в термостаті, спостерігають зворотну картину - перетворення розчинів на емульсії (появу в розчинах помутніння) - і записують відповідні температури в таблицю експериментальних да­них.

Для кожної суміші температури необмеженої розчинності рідин,яківизначаються при нагріванні та при охолодженні системи, повинні збігатися з точністю до 1 °С.

Назва речовин, які утворюють суміші: компонент А -______

В-______

Номер суміші	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Об'ємний % А
Температура зникнен­ня емульсії, o С
Температура по­мутніння, °С
Температура середня, o С

За величинами середніх температур будують діаграму розчинності і за кривою розшарування визначають критичну температуру розчинення

Література: 1, с. 324-327; 2, с. 141-142.

7. КРІОСКОПІЯ

Тиск насиченої пари над розчином нелеткої речовини завжди ни­жчий, ніж над чистим розчинником. За законом Рауля відносне знижен­ня тиску насиченої пари розчинника А над розчином дорівнює молярній частці розчиненої речовини В:

де Р ^o _A - тиск насиченої пари розчинника, .Р_A - тиск насиченої пари над

розчином, n_A і n_B - кількість молів розчинника і розчиненої речовини, які утворюють розчин.

Наслідком закону Рауля є зниження температури твердіння роз­чинів (температури кристалізації). На рис. 9 зображена залежність тиску пари від температури для розчинни­ка (Р °), розчину (Р) і твердого роз­чинника (р). При температурі твердіння рідка і тверда фази перебу­вають в рівновазі і тиск пари над ними повинен бути однаковим. Тому тем­пература твердіння чистого розчин­ника Т _о визначається точкою

При температурі твердіння рідка і тверда фази перебувають у рівновазі і тиск пари над ними повинен бути однаковим. Тому температура твердіння чистого розчинника Т _о визначається точкою перетину кривих Р^о і р , а температура твердіння розчину Т - точкою перетину кривих Р і р .

Пониження температури твердіння ДТ = То — Т пропорційне кон­центрації розчиненої речовини: DТ = К .т , де т — моляльна концент­рація, К — кріоскопічна стала, яка відповідає зниженню температури твердіння розчину, що вміщує 1 моль речовини в 1000 г розчинника. Для води К = 1,86. Кріоскопічна стала не залежить від природи розчиненої речовини, а характерна для даного розчинника.Після визначення пониження температури твердіння розчину^ з відомою масовою концентрацією можна розрахувати молярну масу роз­чиненої нелеткої речовини. Рівняння для розрахунку має вигляд

де К — кріоскопічна стала; g — маса розчиненої речовини, г; а — маса розчинника, г; DT — зниження температури твердіння.

Визначена кріоскопічним методом молярна маса відповідатиме дійсній тільки для речовин, що не розпадаються в розчинах на іони, тобто є неелектролітами. Розпад молекул електролітів на іони призво­дить до збільшення загальної кількості часток у розчині і, відповідно, до збільшення DT і зменшення розрахованої величини М в порівнянні з її дійсним значенням.

Виконання роботи

Задача 1. Визначення молярної маси неелектроліту.

Для визначення пониження температури твердіння розчинів вико­ристовують термометр Бекмана. Він дає змогу вимірювати різницю тем­ператур в межах 5 градусів з точністю до 0,01 градуса. Від звичайних термометрів термометр Бекмана відрізняється наявністю верхнього ре­зервуара з ртуттю. Переливаючи ртуть з верхнього резервуара в нижній чи навпаки, можна використовувати термометр для роботи в різних температурних інтервалах.

Оскільки розчинником служить вода, термометр перед роботою по­винен бути налагоджений так, щоб при О С ртуть знаходилась в середній частині шкали.

У широку пробірку наливають піпеткою 20—30 мл дистильованої води та закривають пробкою, в котрій закріплено термометр Бекмана і мішалку. Пробірку поміщають в кріостат. При помішуванні води спо­стерігають за її температурою по термометру Бекмаиа. Спочатку темпе­ратура води буде знижуватися, причому можливо її зменшення на декілька десятих градуса нижче температури твердіння води (переохо­лодження). Коли починається кристалізація, стовпчик ртуті в термо­метрі швидко піднімається до дійсної температури твердіння води і деякий час залишається нерухомим. Записують цю температуру твердіння розчинника (T_о ).Обережно рукою підігрівають мерзлу воду в пробірці до зникнення всіх кристалів і повторюють експеримент. Розбіжність температур твердіння не повинна перевищувати 0,02 градуса.