Chemia, 2 rok studiów	Julita Przeździecka Adrian Marzec	Kielce 20.11.2009
Nr. 31	Wyznaczanie cząstkowych objętości molowych	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Wyznaczenia cząstkowych objętości molowych składników w mieszaninie dwuskładnikowej o całkowitej mieszalności na przykładzie wody i metanolu.

Etapy wykonania ćwiczenia:

• Sporządzamy mieszaniny wody i metanolu przez zmieszanie objętości
  (objętość wody) z objętością
  (objętość metanolu), objętości te wynoszą odpowiednio:

Tabela 1.

Nr
1	5	45
2	10	40
3	20	30
4	30	20
5	40	10
6	45	5

Poszczególne objętości spuszczamy z biurety do piknometru o pojemności 50
.

• Napełniony piknometr poszczególną mieszaniną składników odstawiamy na kilka minut w celu osiągnięcia takiej samej temperatury jak temperatura otoczenia.

• Po osiągnięciu temperatury otoczenia odczytujemy całkowita objętość mieszaniny.

• Za pomocą metody piknometrycznej (piknometr o pojemności 25
  ) w temperaturze otoczenia wyznaczamy gęstość czystych składników oraz ich mieszanin.

Opracowywanie wyników:

Zestawienie wyników:

Tabela 2.

Nr	V1 [cm^3]	V2 [cm^3]	V [cm^3]	n1 [mol]	n2 [mol]	x1	x2	VM [cm^3/mol]	V1 [cm^3/mol]	V2 [cm^3/mol]
1.	5	45	49,3	0,2781	1,1174	0,1993	0,8007	35,3278	33,7	33,6
2.	10	40	48,5	0,5563	0,9932	0,3590	0,6410	31,3004	31,6	31,5
3.	20	30	48,2	1,1127	0,7449	0,5990	0,4010	26,0013	27,5	27,6
4.	30	20	48,2	1,6692	0,4966	0,7707	0,2293	22,2551	23,5	23,5
5.	40	10	49,2	2,2256	0,2483	0,8996	0,1004	19,8876	19,8	19,6
6.	45	5	49,6	2,5038	0,1242	0,9527	0,0473		17,7	17,6

masa pustego piknometru: 17,8192

masa piknometru z wodą: 42,85775

masa piknometru z metanolem: 37,6831

masa piknometru z mieszaniną numer 1: 38,1417

masa piknometru z mieszaniną numer 2: 39,1935

masa piknometru z mieszaniną numer 3: 40,3763

masa piknometru z mieszaniną numer 4: 41,3875

masa piknometru z mieszaniną numer 5: 42,1170

masa piknometru z mieszaniną numer 6: 42,51925

temperatura otoczenia: 21,5ºC

Obliczamy masy wody, alkoholu metylowego oraz poszczególnych roztworów:

= masa piknometru z CH₃OH - masa pustego piknometru

= 37,6831
- 17,8192
= 19,8639

= masa piknometru z H₂O - masa pustego piknometru

= 42,85775
- 17,8192
= 25,0386

m_r1 = 38,1417
- 17,8192
=20,3225

m_r2 = 39,1935
- 17,8192
=21,3743

m_r3 = 40,3763
- 17,8192
=22,5571

m_r4 = 41,3875
- 17,8192
=23,5683

m_r5 = 42,1170
- 17,8192
=24,2978

m_r6 = 42,51925
- 17,8192
=24,7001

Obliczamy gęstości wody, alkoholu metylowego oraz poszczególnych mieszanin, za pomocą wzoru:

ρ=

,

gdzie:

m - masa substancji, poszczególnych mieszanin

V- objętość

Obliczamy liczbę moli
(wody) i
(alkoholu) za pomocą wzorów:

,

gdzie:

m- masa substancji (w naszym przypadku wody lub alkoholu)
,

- gęstość alkoholu lub wody
,

V- objętość poszczególnych składników mieszanin

,

gdzie:

n- liczba moli

m- masa substancji (w naszym przypadku wody lub alkoholu)
,

M- masa molowa

Oraz obliczamy ułamki molowe
(wody) i
(alkoholu) za pomocą wzoru:

,

gdzie:

n- ilość moli

x- ułamek molowy

Dla roztworu pierwszego:

Dla roztworu drugiego:

10,0150

0,5563

31,7840

0,9932

0,3590

0,6410

Dla roztworu trzeciego:

20,03

1,1127

23,8380

0,7449

0,5990

0,4010

Dla roztworu czwartego:

30,0450

15,8920

Dla roztworu piątego:

40,0600

2,2256

7,9460

0,2483

0,8996

0,1004

Dla roztworu szóstego:

45,0675

2,5038

3,9730

0,1242

0,9527

0,0473

Obliczamy objętość molową za pomocą wzoru:

,

gdzie:

- objętość molowa

V- to objętość wyznaczona w doświadczeniu, odczytana z piknometru po zmieszaniu poszczególnych objętości wody i alkoholu

- ilość moli wody

- ilość moli alkoholu

W programie Excel wyznaczamy zależność między objętością molową

, a jej składem
(wody) i
(alkoholu) [mol].

(wykres 1)

Po czym odczytujemy z wykresu molowe objętości składników
i

.

W programie Excel wyznaczamy zależność miedzy cząstkowymi zależnościami molowymi
i

a składem mieszaniny
(wody) i
(alkoholu) [mol].

(wykres 2)

Wnioski:

Przebieg zależności objętości molowych od składu w układzie podwójnym metanol woda ulega znacznym zmianom. Objętość molowa ulega obniżeniu wraz z coraz większymi porcjami wody. Jednakże cząstkowe objętości molowe są praktycznie sobie równe.

Ewentualne błędy w obliczaniu cząsteczkowych objętości molowych mogły zaistnieć po przez złe odczyty objętości z piknometru, nie dokładne ilości spuszczanych z biurety objętości wody lub alkoholu lub nie dokładne wysuszenie piknometru.

Informacje pozyskane z instrukcji

Informacje pozyskane z instrukcji

Eksperymentalna chemia fizyczna, Sobczyk Kisza

6