Laboratorium nr 2

1. Wstęp Teoretyczny

Roztwór jest układem wieloskładnikowym składającym się rozpuszczalnika (fazy rozpraszającej) oraz co najmniej jednej substancji rozpuszczonej(fazy rozproszonej). W zależności od przyjętego kryterium podziału możemy wyróżnić wiele rodzajów roztworów (np. właściwe, koloidalne, stałe).

Istnieje wiele parametrów poprzez które można scharakteryzować roztwór. Jednym z nich jest stężenie roztworu. Wyróżniamy dwa rodzaje stężenia:

a)procentowe

b)molowe

Pierwsze z nich wyraża procentową zawartość substancji rozpuszczonej w stosunku do roztworu. W sposób uproszczony określa się ją jako ilość substancji rozpuszczonej w 100g roztworu.

Drugie natomiast, określa ilość moli substancji rozpuszczonej w 1 dm³ (1l) roztworu

Innym parametrem jest gęstość danego roztworu. Wyrażana jest ona jako stosunek masy danego roztworu do jego objętości - masa jednostki objętości.

Gęstość jest wielkością zależną od składu roztworu i temperatury, dlatego jej pomiary należy przeprowadzać przy stałych warunkach.

Pomiarów gęstości dokonuje się przy wykorzystaniu takich przyrządów jak:

• Piknometry

• Areometry

Wyznaczenie gęstości za pomocą piknometru jest jednym z najprostszych sposobów, przy czym uzyskujemy bardzo dokładne pomiary. Przyrząd ten ma postać szklanego naczynia zakończonego kapilarą. Sposób określania gęstości, w przypadku piknometru, sprowadza się do kilku prostych czynności tj. zwarzenia na wadze analitycznej pustego piknometru [m_p], piknometru napełnionego wodą[m_p+H2O], (po termostatowaniu) piknometru napełnionego badaną cieczą [m_p+c]oraz obliczeniu gęstości z następującego wzoru:

Gdzie
jest gęstością wody w określonej temperaturze t.

W naszym doświadczeniu do obliczania gęstości wykorzystywaliśmy areometry. Przyrząd ten ma postać szklanej rurki, której góra , wydłużona część posiada specjalna skalę, natomiast część dolna ma postać bańki wypełnionej materiałem obciążającym. Badając roztwór areometrem, wykorzystywaliśmy siły wyporu z jaką ciecz działała na zanurzone w niej ciało stałe. Niestety uzyskane pomiary nie są tak dokładne jak w przypadku piknometrów, a badania należy przeprowadzać w temperaturze , w jakiej skalowaniu podziałkę areometru.

2. Obliczenia

1. Dane: cp₁=26% ; d_NaCl = 1, 1972 g/cm³ ; V_H2O= 200 cm³ ; V_NaCl = 50 cm³

1. Obliczam masę pierwszego roztworu

m= d · V

m_{r1 =} 1,1972 _· 50 = 59,86 g [ g/cm³ · cm³ = g]

2. Obliczam masę substancji [NaCl]

m_s= 26% · 59,86 g/ 100% = 15,56 g

3. Obliczam cp powstałego roztworu r₂

cp₂ = 15,56g · 100% / 200g + 59,86g = 5,99%

2. Dane: cp₁=26% ; d_NaCl = 1, 1972 g/cm³ ; V_H2O= 150 cm³ ; V_NaCl = 100 cm³

4. Obliczam masę pierwszego roztworu

m= d · V

m_{r1 =} 1,1972 _· 100 = 119,72 g [ g/cm³ · cm³ = g]

5. Obliczam masę substancji [NaCl]

m_s= 26% · 119,72 g/ 100% = 31,13 g

6. Obliczam cp powstałego roztworu r₂

cp₂ = 31,13g · 100% / 150g + 119,72 g = 11,54%

3. Dane: cp₁=26% ; d_NaCl = 1, 1972 g/cm³ ; V_H2O= 100 cm³ ; V_NaCl = 150 cm³

7. Obliczam masę pierwszego roztworu

m= d · V

m_{r1 =} 1,1972 _· 150 = 179,58g [ g/cm³ · cm³ = g]

8. Obliczam masę substancji [NaCl]

m_s= 26% · 179,58 g/ 100% = 46,69 g

9. Obliczam cp powstałego roztworu r₂

cp₂ = 46,69g · 100% / 100g + 179,58 g = 16,70 %

4. Dane: cp₁=26% ; d_NaCl = 1, 1972 g/cm³ ; V_H2O= 70 cm³ ; V_NaCl = 180 cm³

10. Obliczam masę pierwszego roztworu

m= d · V

m_{r1 =} 1,1972 _· 180 = 215,50 g [ g/cm³ · cm³ = g]

11. Obliczam masę substancji [NaCl]

m_s= 26% · 215,50 g/ 100% = 56,03 g

12. Obliczam cp powstałego roztworu r₂

cp₂ = 56,03g · 100% / 70g + 215,50g = 19,62%

5. Dane: cp₁=26% ; d_NaCl = 1, 1972 g/cm³ ; V_H2O= 50 cm³ ; V_NaCl = 200 cm³

13. Obliczam masę pierwszego roztworu

m= d · V

m_{r1 =} 1,1972 _· 200 = 239,44 g [ g/cm³ · cm³ = g]

14. Obliczam masę substancji [NaCl]

m_s= 26% · 239,44 g/ 100% = 62,25 g

15. Obliczam cp powstałego roztworu r₂

cp₂ = 62,25g · 100% / 50g + 239,44g = 21,51%

3. Tablica Wyników

Gęstość d [g/cm^3]	Stężenie procentowe cp [%]
1,037	5,99
1,060	11,54
1,086	16,70
1,145	19,63
1,156	21,51

4. Wykres I Wnioski

Wykres zależności gęstości od stężenia - na załączonym papierze milimetrowym

Linia Trendu, znajdująca się na wykresie została ustalona metodą najmniejszych kwadratów, a jej wzór to: y = 0,008x + 0,98 , przyΔa = 0,001

Wnioski: Istnieje zależność między wartością gęstości, a stężeniem. Wraz ze wzrostem cp następuje wzrost d. Wartość korelacji wykresu l. trendu, która oscyluje w granicach 1, pozwala założyć, iż jest to zależność bliska liniowej.

Odczytane na podstawie wykresu:

Stężenie roztworu NaCl o gęstości d = 1, 087 to 14%

Opracowanie wyników

Przedstawienie otrzymanego wyniku w formie ułamka molowego, ułamka wagowego oraz % wagowych NaCl

1. Dane: d = 1,087 g/cm³ V_r = 250cm³ cp = 14 %

• Ze wzoru na d obliczam m_r

m_r= d · V

m_r = 271,75 g

• Ze wzoru na cp obliczam m_s [masę NaCl]

m_s = 38 g

• Obliczam ułamek wagowy na podstawiem masy NaCl i masy roztworu

, gdzie m_{NaCl +} m_rozp= m_r

= 0,14

• Obliczenia do ułamka wagowego

Ilość moli NaCl: [m_NaCl ]38 g - x_moli

[M_Nacl ]58,5 g - 1 mol

X = 0,65 mola

Ilość moli rozpuszczalnika m_rozp= m_r - m_s m_rozp= 233,75 g

[m_rozp ]233,75 g - y_moli

[M_rozp ]18 g - 1mol

y = 13 moli

N_m= 0,05 mola

• Obliczenie % wagowych[%W] NaCl (stosunek masy molowej NaCl do masy molowej związku pomnożona przez 100%)

%W = 5%

Pomiar wpływu zmian stężenia badanego roztworu na jego gęstość

Ćwiczenie 9.1.1

Paulina Olejnik

(nr indeksu 149672)

---