10

Patrycja Krzaczyńska

197834

Biotechnologia

wtorek 815-1000

Ćwiczenie nr 36

Oznaczanie współczynnika podziału acetonu pomiędzy toluen i wodę metodą refraktometryczną

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika podziału acetonu pomiędzy dwie fazy, wodną i organiczną.

2. Wstęp teoretyczny

Współczynnik podziału - w dostatecznie rozcieńczonych roztworach stosunek stężeń składnika w dwóch współistniejących fazach ciekłych jest stały i niezależny od stężenia.

Refraktometria - wykorzystuje pomiary współczynników załamania światła badanych roztworów, na jej podstawie wnioskuje się o stężeniu oznaczanych substancji.

Określając stężenie acetonu w toluenie wykorzystujemy zależność:

0x01 graphic

Prawo podziału Nernsta - dotyczy układu dwóch nie mieszających się cieczy, w których rozpuszczalny jest trzeci składnik. Po ustaleniu się stanu równowagi w roztworze można wyznaczyć współczynnik podziału K.

0x01 graphic

K(T) - współczynnik podziału, a3 - aktywność składnika, 0x01 graphic
- dwie nie mieszające się ciecze

Objętości oby faz(toluenowej i wodej) są takie same, a więc równowagowe stężenie acetonu w fazie wodnej wyznaczamy z zależności:

0x01 graphic

Współczynnik kierunkowy prostej, przechodzącej przez początek układu jest równy współczynnikowi podziału. Można go wyznaczyć z zależności:

0x01 graphic

Refraktometr - przyrząd optyczny do pomiaru współczynnika załamania światła n różnych ośrodków; działanie większości refraktometrów oparte jest na zużytkowaniu zjawiska załamania światła w pryzmacie wykonanym z badanej substancji ( bezpośrednio wyznacza się kąt najmniejszego odchylenia promienia świetlnego w pryzmacie) lub zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia. Dokładność pomiaru tymi refraktometrami jest rzędu

10-5- 10-4; większą dokładność, 10-8 osiąga się w refraktometrach interferencyjnych (np.: r. Jamina ); wartość n wyznacza się wówczas z wielkości przesunięcia prążków interferencyjnych, które powstaje po wstawieniu badanego ciała w bieg jednej z dwu interferujących z sobą wiązek światła.

3. Wyniki pomiarów

Lp.

Roztwór wyjściowy

Roztwory równowagowe

n

(C°)T

N

(C)T

(C)w

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

4. Część doświadczalna

W kolbach przygotowałam roztwory acetonu w toluenie o stężeniach i objętości podanej przez prowadzącego. Następnie odpipetowałam po 10 ml każdego roztworu do oddzielnych kolb i dodałam po 10 ml wody. Tak przygotowane mieszaniny dokładnie wytrząsałam, po czym pozostawiłam do czasu rozdzielenia faz. Później oznaczałam współczynnik załamania światła dla każdego z roztworów wyjściowych oraz dla roztworów wytrząsanych po rozwarstwieniu faz (roztwór pobierałam z górnej warstwy każdego badanego roztworu).

5. Obliczenia

a) obliczam stężenie acetonu w toluenie: początkowe 0x01 graphic
, w stanie równowagi 0x01 graphic
oraz stężenie acetonu w fazie wodnej 0x01 graphic

- dla roztworu 1

0x01 graphic
,gdzie n jest współczynnikiem załamania światła

0x01 graphic
= 0,6183 mol/dm3

0x01 graphic
= 0,4260 mol/dm3

0x01 graphic

0x01 graphic
= 0,6183 - 0,4260 = 0,1923 mol/dm3

- dla roztworu 2

0x01 graphic
= 1,4644 mol/dm3

0x01 graphic
= 0,6952 mol/dm3

0x01 graphic
= 1,4644 - 0,6952 = 0,7692 mol/dm3

- dla roztworu 3

0x01 graphic
= 2,0413 mol/dm3

0x01 graphic
= 0,9548 mol/dm3

0x01 graphic
= 2,0413 - 0,9548 = 1,0865 mol/dm3

- dla roztworu 4

0x01 graphic
= 2,6567 mol/dm3

0x01 graphic
= 1,2529 mol/dm3

0x01 graphic
= 2,6567 - 1,2529 = 1,4038 mol/dm3

- dla roztworu 5

0x01 graphic
= 3,3683mol/dm3

0x01 graphic
= 1,6087 mol/dm3

0x01 graphic
= 3,3683 - 1,6087 = 1,7596 mol/dm3

Wykres zależności stężenia acetonu w toluenie (C)T od stężenia acetonu w wodzie (C)W

0x08 graphic

b) obliczam współczynnik kierunkowy prostej, który jest równy współczynnikowi podziału K ze wzoru:

0x01 graphic

0x01 graphic

K = 0,908

6. Wnioski

Celem ćwiczenia było oznaczenie współczynnika podziału acetonu pomiędzy toluen i wodę metodą refraktometryczną. Oznaczony współczynnik przyjmuje wartość K = 0,908.

Błędy w oznaczeniu współczynnika podziału acetonu pomiędzy toluen i wodę mogą wynikać z:

- substancje chemiczne wykorzystywane w ćwiczeniu mogły być w pewnym stopniu zanieczyszczone

- aceton mógł w niewielkim stopniu odparować, ponieważ jest bardzo lotny

- mała dokładność wykonywania eksperymentu