Робота № 2/2. Визначення парціальних мольних об'ємів

Мета роботи. Точно виміряти густини подвійних рідких розчинів та обрахувати парціальні мольні об'єми їх компонентів.

Методика роботи. Розчин можна характеризувати за допомогою термодинамічних величин (V, H, U, F, G), що відносяться до розчину в цілому. Часто буває важливо знати, як додавання саме даного компонентна впливає на ту чи іншу властивість розчину. Вирішення цієї задачі досягається уведенням парціальних мольних величини.

Нехай бінарний розчин містить n₁ молів речовини А та n₂ молів речовини В. Екстенсивну властивість розчину позначимо g. Тоді парціальна мольна величина першого компонента визначається із співвідношення:

(1)

Те ж саме для другого компонента:

(2)

Можна показати (1), що для будь-якої екстенсивної характеристики бінарного розчину має місце така залежність:

(3)

Парціальні мольні об'єми V₁ та V₂ можна визначити, вимірюючи густину розчинів різної концентрації. Для проведення розрахунків корисним є уведення величини уявного об'єму Ф_V.

Уявний мольний об'єм визначається із співвідношення:

(4)

де V - об'єм розчину, що містить n₁ молів першого компонента та n₂ молів другого компонента; V₁⁰- молярний об'єм першого компонента за даних T та Р.

Коли , маємо

(5)

(6)

За допомогою експериментально виміряної густини розчину ρ та молекулярних маc компонентів M₁ та M₂ величину Ф_V може бути визначено таким чином:

(7)

Якщо концентрацію розчину виражено через моляльність (кількість молів розчиненої речовини у 1000 г розчинника), то

(8)

де ρ₁ - густина чистого розчинника; ρ - густина розчину; m-моляльність розчину, M₂ - молекулярна маса розчиненої речовини.

Порядок роботи

1. Приготувати водні розчини хлористого натрію (або іншої солі), що містять приблизно 2, 4, 8, 12 та 16 % (мас. ) NaCl.

2. Визначити густини розчинів. Для цього використати пікнометр. Промитий хромовою сумішшю та висушений пікнометр зважити на аналітичних терезах. Далі визначити масу пікнометра з водою та досліджуваним розчином. Густину розчинів обрахувати за рівнянням

(9)

де m₀ - маса порожнього пікнометра, г; m₁ - маса пікнометра з водою, г; m₂ - маса пікнометра з досліджуваним розчином, г; - густина води, г/см³.

3. Обрахувати моляльну концентрацію досліджуваних розчинів та визначити об'єми V розчинів, які в 1000 г розчинника містять відповідно n₁ , n₂ , … n_i молів розчиненої речовини.

4. Побудувати графічну залежність , з якої визначити значення парціальних мольних об'ємів другого компонента відповідно до рівняння (2). Далі, використовуючи співвідношення (3) визначити значення парціальних мольних об'ємів першого компонента.

5. Відповідно до рівняння (8) обчислити значення уявних мольних об'ємів другого компонента. Побудувати графік , звідки визначити похідну за сталих n₁ , Р, Т. Використовуючи рівняння (5) і (6), обрахувати парціальні мольні об'єми компонентів для розчинів усіх досліджених концентрацій.

6. Зіставити значення парціальних мольних об'ємів, які одержано за допомогою двох методів.