Экспериментальная часть

Для работы необходимы: набор ареометров, цилиндр без делений емкостью 100 мл, колбы для приготовления растворов емкостью 100 мл – 3-4 шт.

По заданию преподавателя готовят 8-10 растворов разных весовых концентраций и ареометрами определяют их плотности pj . Значения заносят в табл. 3. Для каждого состава рассчитывают значения удель­ных объемов Vj*=l/pj:

Номер ра-ра	Объем ком-та,мл		Масса ком-та,г		С2, вес%	ρj,г/см^3	1/ρj

Определение плотности раствора ареометром. В стеклянный ци­линдр наливают раствор и в него осторожно погружают ареометр. Ареометр не выпускают из рук до тех пор, пока не станет очевидным, что он плавает. Тогда руку осторожно отпускают, и ареометр принима­ет нужное положение. Ареометр должен находиться в центре цилиндра и ни в коем случае не касаться стенок или быть к ним очень близко, так как положение ареометра в цилиндре отражается на точности пока­заний. Деление, против которого установился верхний мениск жидко­сти, характеризует величину плотности. После определения ареометр обмывают водой и вытирают. Наносят полученные данные на график (рис.3). через точки проводят плавную кривую. Плавную зависимость V-C₂ используют для нахождения графическим методом значений молярных объемов при разных составах. Для этого в точке, отвечающей этому заданному составу, проводят касательную к кривой, которая при пересечении с ординатами С₁=100% и С₂=100% дает, соответственно, парциальные мольные объемы первого и второго компонентов при составе, отвечающем точке касания. Строят зависимости и обсуждают результаты.

Работа 4

ИЗУЧЕНИЕ РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТЬ – ПАР В БИНАРНЫХ РАСТВОРАХ

Теоретическое введение

Газообразная фаза, находящаяся в равновесии с жидким раство­ ром (насыщенный пар), содержи)', в общем случае, все компоненты раствора, и давление насыщенного пара является суммой парциальных давлений компонентов:

Р_Σ=Р₁+Р₂ (21)

Предположим, что насыщенный пар является идеальным газом, а жид­кий раствор - идеальным раствором. Тогда

Р₁= Р₁⁰Х₁

Р₂= Р₂⁰Х₂ (22)

Подставив эти уравнения в (21) и принимая во внимание, что Х₁+ Х₂=1, получим

Р_Σ=Р₁+Р₂= Р₁⁰+( Р₂⁰- Р₁⁰)Х₂ (23)

Где Х₁ и Х₂ – мольные доли компонентов 1и 2 в жидком растворе.

Мольная доля, например, второго компонента в газовой фазе определяется уравнением

Х₂^г= Р₂/ Р_Σ (24)

Подставив (22) и (23) в (24) и введя обозначение А= Р₂⁰/ Р₁⁰, получим уравнение

(25)

которое связывает равновесные составы газовой и жидкой фаз. Пользуясь уравнениями (23) и (25), нетрудно построить диаграмму состоя­ния (рис. 4). Согласно уравнению (23) зависимость общего давления пара от состава жидкой фазы изображается на диаграмме Р-Х прямой линией (рис. 4). Построим на той же диаграмме кривую зависимости состава пара от давления. Для этого через точку а. отвечающую соста­ву жидкой фазы Х₂, проведем горизонтальную линию (давление сосуществующих жидкости и пара; ниже кривой – область пара.

Рис. 4. Диаграмма равновесия жидкость – пар для идеального бинарного раствора.

От диаграммы Р-Х можно перейти к диаграмме температура ки­пения - состав (рис. 5) при постоянном давлении, обычно атмосфер­ном. Для реальных растворов закон Рауля, выраженный в форме урав­нения (22), не соблюдается. Наблюдаются положительные или отрицательные отклонения от закона Рауля, т.е. кривая общее давление – состав раствора лежит выше или ниже прямой, изображенной на рис.4. Отклонения обусловлены тем, что энергия взаимодействия однородных молекул Е_АА и Е_ВВ отличается от энергии взаимодействия разнородных молекул Е_АВ.

Рис.5 диаграмма температуры кипения – состав бинарной системы

Цель работы: построить равновесную диаграмму температура ки­пения состав бинарной смеси.