Sprawozdanie z ćwiczenia nr 11: Diagram fazowy Gibbsa.
Wstęp teoretyczny:
W układach trzech cieczy wszystkie składniki mogą być całkowicie mieszalne, np. woda- metanol- etanol lub układ może zawierać jedną, dwie lub trzy pary cieczy częściowo mieszalnych. Ustalając ciśnienie oraz temperaturę można na płaszczyźnie przedstawić diagram fazowy takiego układu trójskładnikowego. W tym celu wykorzystuje się trójkąt Gibbsa, na którym można przedstawić skład układu trójskładnikowego. Skład mieszaniny trójskładnikowej można przedstawić na płaszczyźnie, ponieważ składy te nie są zmiennymi niezależnymi. Dla każdego składu procentowego w a , w b i w c spełniona jest zależność: w a + w b + w c = 100 %.
Trójkąt Gibbsa jest trójkątem równobocznym. Naroża trójkąta odpowiadają czystym składnikom A, B lub C. Boki trójkąta AB, BC i AC odpowiadają układom dwuskładnikowym. Każdy punkt leżący wewnątrz trójkąta przedstawia układ trójskładnikowy. Przeprowadzając przez dany punkt proste równoległe do boków można odczytać zawartości składników na bokach trójkąta. Wszystkie punkty leżące na prostej przechodzącej przez jedno z naroży mają tę właściwość, że stosunek zawartości pozostałych dwóch składników na tej prostej jest stały.
Opracowanie wyników:
W celu wyznaczenia izotermy rozpuszczalności w układzie trójskładnikowym: czterochlorek węgla - propanol - woda przygotowałem mieszaniny czterochlorku węgla - propanolu, a następnie miareczkowałem ten układ dwufazowy wodą do rozdziału faz, co obserwowałem jako zmętnienie. Ograniczona rozpuszczalność występuje w układzie czterochlorek węgla- woda.
Objętości składników w mieszaninie po rozdzieleniu faz :
L.p. |
Skład mieszaniny |
||||
|
CCl4 [%] |
C3H7OH [%] |
CCl4 [ml] |
C3H7OH [ml] |
H2O [ml] |
1 |
5 |
95 |
1 |
19 |
34 |
2 |
15 |
85 |
3 |
17 |
9 |
3 |
25 |
75 |
5 |
15 |
4,6 |
4 |
35 |
65 |
7 |
13 |
3,5 |
5 |
45 |
55 |
9 |
11 |
3 |
6 |
55 |
45 |
11 |
9 |
2 |
7 |
65 |
35 |
13 |
7 |
1,3 |
8 |
75 |
25 |
15 |
5 |
1,2 |
9 |
85 |
15 |
17 |
3 |
0,8 |
10 |
95 |
5 |
19 |
1 |
0,6 |
L.p. |
|
CCl4 |
C3H7OH |
H2O |
1 |
Gęstość [ g/cm3 ] |
1,5842 |
0,79025 |
0,9982 |
2 |
Masa molowa [ g/mol ] |
153,822 |
60,1094 |
18,02 |
Molowy skład mieszaniny:
L.p. |
CCl4 [mol] |
C3H7OH[mol] |
H2O[mol] |
1 |
0,010298917 |
0,249790382 |
1,8833962 |
2 |
0,030896751 |
0,223496658 |
0,4985461 |
3 |
0,051494585 |
0,197202933 |
0,2548124 |
4 |
0,072092419 |
0,170909209 |
0,193879 |
5 |
0,092690252 |
0,144615484 |
0,166182 |
6 |
0,113288086 |
0,11832176 |
0,110788 |
7 |
0,13388592 |
0,092028036 |
0,0720122 |
8 |
0,154483754 |
0,065734311 |
0,0664728 |
9 |
0,175081588 |
0,039440587 |
0,0443152 |
10 |
0,195679422 |
0,013146862 |
0,0332364 |
Procent molowy składników w mieszaninie:
L.p. |
CCl4 [%mol] |
C3H7OH[%mol] |
H2O [%mol] |
1 |
0,5 |
11,7 |
87,9 |
2 |
4,1 |
29,7 |
66,2 |
3 |
10,2 |
39,2 |
50,6 |
4 |
16,5 |
39,1 |
44,4 |
5 |
23,0 |
35,8 |
41,2 |
6 |
33,1 |
34,6 |
32,4 |
7 |
44,9 |
30,9 |
24,2 |
8 |
53,9 |
22,9 |
23,2 |
9 |
67,6 |
15,2 |
17,1 |
10 |
80,8 |
5,4 |
13,7 |
Obliczenia dla wyników miareczkowań czystych składników:
Propanol miesza się z wodą bez ograniczeń w każdym stosunku. Czterochlorek węgla z wodą tworzą układ o ograniczonej rozpuszczalności. Zmętnienie nastąpiło po dodaniu 0,45 ml wody. Objętości składników w mieszaninie po rozdzieleniu faz :
L.p. |
CCl4 [ml] |
H2O [ml] |
1 |
20 |
0,45 |
L.p. |
|
CCl4 |
H2O |
1 |
Gęstość [ g/cm3 ] |
1,5842 |
0,9982 |
2 |
Masa molowa [ g/mol ] |
153,822 |
18,02 |
Molowy skład mieszaniny i procent molowy składników w mieszaninie:
L.p. |
CCl4 [mol] |
H2O[mol] |
CCl4 [%mol] |
H2O[%mol] |
1 |
0,205978339 |
0,024927303 |
89,2 |
10,8 |
IZOTERMA ROZPUSZCZALNOŚCI UKŁADU TRÓJSKŁADNIKOWEGO CZTEROCHLOREK WĘGLA - PROPANOL - WODA /ręcznie na papierze milimetrowym/.
2