WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 10 |

4. Воду выливают в калориметр, куда помешают настроенный термометр Бекмана (см. п.1), включают мешалку и в течение 5-6 минут через каждые 30 с фиксируют значения температуры. По окончании этого времени, не прекращая перемешивание, через отверстие в крышке в калориметр вносят первую навеску порошка. Отверстие закрывают и продолжают записывать температуру с тем же интервалом еще 10-минут. По полученным результатам строят зависимость T = f(), определяют T, рассчитывают теплоту смачивания Нсмач порошка на 1г:

T Cкс + g1C1 + g2C( ), (1-12) смач = gгде g1 и g2 – массы порошка и смачивающей жидкости соответственно, С и С – значения их удельных теплоемкостей (Дж/гК). Значения удельных теплоемкостей приведены в таблице.

5. Пользуясь значением теплоты смачивания в расчете на единицу площади поверхности (табл.1-2) и, взяв отношение рассчитанной величины смач к табличной, определяют удельную поверхность порошка Sуд.

6. Опыт повторяют с углеводородом. Рассчитывают коэффициент вода смач =, делают вывод о гидрофильности исследуемого порошка.

углеводоро д смач Оформляют работу.

Таблица 1-Вещество С, Теплота смачивания Дж/гК водой, водой, Дж/г углеводородом, Дж/см Дж/г *Активирован.

0,84 0,035 31,80 93,30 0,уголь (БАУ) SiO2 прокален. 0,74 0,10 38,10 18,40 2,Крахмал 1,30 2,41 96,2 5,40 17,Агар-агар 1,37 4,42 146,0 4,20 34,ТЕМА 2. РАСТВОРЫ. ХИМИЧЕСКОЕ И ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ Работа 1. Определение молярной массы неэлектролита криоскопическим методом Температура Ткр, при которой начинается кристаллизация (замерзание) раствора ниже, чем растворителя Ткр (1). Для разбавленных растворов неэлектролитов понижение температуры кристаллизации раствора связано с моляльной концентрацией m (моль/кг) соотношением:

Ткр = Ткр - Ткр (1) = Ккр * m, (2-1) где Ккр - криоскопическая постоянная растворителя. Для воды Ккр = 1.кг К/ моль. В свою очередь, моляльность раствора находится по формуле:

1000 g m =, (2-2) gM где g1 - масса растворителя, a g2 и М2 - масса и молярная масса (в г/моль) растворенного вещества. Сочетание (2-1) и (2-2) позволяет найти М2:

1000 g M2 = Ккр (2-3) Tg 1 кр Задача работы: ознакомление с криоскопическим методом определения молярной массы растворенного в воде вещества, определение молярной массы неэлектролита.

Оборудование, реактивы: криоскоп, термометр Бекмана, пипетка на 25 или 50 см, глюкоза, мочевина или иной растворимый в воде неэлектролит, лед.

Выполнение работы 1. Собирают криоскоп (рис. 2-1), состоящий из стеклянного сосуда (1), закрытого крышкой (2), в которую вставляется пробирка (3) и мешалка (4).

Пробирку закрывают пробкой (5), сквозь которую пропущен термометр Бекмана (0.01°/дел) (6) и мешалка (7) в форме кольца, охватывающего термометр.

2. Сосуд (1) примерно на 2/3 объема заполняют охладительной смесью из льда (или снега), воды и хлорида натрия.

3. С помощью лаборанта настраивают термометр Бекмана таким образом, чтобы уровень столбика ртути располагался в верхней части условной температурной шкалы, примерно между 4 и 5 делениями шкалы.

Рис. 2-1. Криоскоп 4. В пробирку вводят навеску g1 = 25 г дистиллированной воды, отмеряя требуемый объем пипеткой. Вставляют в пробирку термометр Бекмана и кольцеобразную мешалку, погружают пробирку в охладительную смесь.

5. Перемешивая охладительную смесь и, одновременно медленно покачивая мешалку (7), наблюдают за понижением температуры растворителя. Появление первых кристалликов льда отвечает повышению температуры воды на 0.2 - 0.3 градуса. В ходе последующего интенсивного перемешивания растворителя должно наблюдаться увеличение количества кристаллов и их рост, температура же остается неизменной. Эта температура и будет искомой температурой кристаллизации растворителя Ткр(1)Бекм, выраженной в градусах условной шкалы термометра Бекмана.

6. Вынимая пробирку вместе с термометром из криостата, нагревают ее рукой, но лишь до момента полного исчезновения кристаллов льда.

ВНИМАНИЕ! Столбик термометра Бекмана не должен при этом выйти за пределы шкалы! Вновь вводят пробирку с растворителем в криостат и повторяют опыт по п. 5.

7. Отмеряют на аналитических весах навеску изучаемого вещества g2 = 0.2 0.3 г. Извлекают пробирку с термометром Бекмана из криоскопа, добиваются исчезновения кристаллов льда (см. п.6) и вводят навеску в растворитель. Дают веществу полностью раствориться.

8. Определяют температуру кристаллизации раствора Ткр Бекм согласно указаниям п.п. 5 и 6. Находят средние значения температуры кристаллизации растворителя (Ткр(1)Бекм) и раствора (ТкрБекм).

9. Температуры кристаллизации растворителя Ткр(1) и раствора Ткр, измеренные в шкале Кельвина и в условной температурной шкале термометра Бекмана, связаны соотношением :

Ткр(1) = Ткр(1)Бекм + а, (2-4) Ткр = ТкрБекм + а, (2-5) где а – некий постоянный параметр, зависящий от условий настройки термометра. Учитывая (2-1), (2-4) и (2-5), определяют Ткр:

Ткр = Ткр(1) Бекм - ТкрБекм (2-6) 10. Подставляют Ткр в (2-3), рассчитывают молярную массу Мизучаемого вещества. Зная его истинный химический состав, оценивают погрешность криоскопических измерений. Формулируют выводы, оформляют работу.

Работа 2. Определение степени электролитической диссоциации криоскопическим методом Температура Ткр, при которой начинается кристаллизация (замерзание) раствора электролита, ниже, чем раствора неэлектролита той же концентрации. Для разбавленных растворов электролитов понижение температуры кристаллизации связано с моляльной концентрацией m (моль/кг) соотношением:



Ткр = Ткр - Ткр (1 ) = i * Ккр * m.

(2-7) Здесь Ккр - криоскопическая постоянная растворителя (Ккр = 1,86 кгК/ моль - для Н20), а i - изотонический коэффициент:

i = 1 + ( - 1), (2-8) где = + + - - число катионов и анионов, образующихся при диссоциации молекулы электролита, – степень диссоциации.

Моляльность раствора m рассчитывают по формуле (2-2).

Задача работы: ознакомление с криоскопическим методом определения изотонического коэффициента и определение степени диссоциации электролита.

Оборудование, реактивы: криоскоп, термометр Бекмана, пипетка на 25 или 50 см, соли NaCl, NaN03, Na2S04, A1C13 или иные (по указанию преподавателя), лед.

Выполнение работы 1. Собирают криоскоп и готовят его к работе,- используя указания пп.

1-3 работы 1.

2. В пробирку вводят навеску g1 = 25 г дистиллированной воды.

Определяют температуру ее кристаллизации Ткр[1)Беки согласно пп. 4-работы 1.

3. Отмеряют на аналитических весах навеску выбранной соли g2 c тем расчетом, чтобы концентрация полученного раствора не превышала 0,моль/дм3. Извлекают пробирку с термометром Бекмана из криостата, добиваются исчезновения кристаллов льда. Вводят навеску в растворитель, дают веществу полностью раствориться.

4. Производят определение температуры кристаллизации раствора электролита ТкрБекм по (2-6). Из средних значений ТкрБекм и Ткр(1)Бекм определяют Ткр. По (2-2) рассчитывают моляльность раствора соли и, пользуясь формулой (2-7), находят величину изотонического коэффициента i.

5. Зная химическую формулу соли и учитывая, что для сильных электролитов 1, рассчитывают i по выражению (2-8). Сопоставляют полученное значение с данными эксперимента. Формулируют выводы, оформляют работу.

Работа 3. Построение диаграммы растворимости в системе соль - вода Частным случаем диаграммы состояния двухкомпонентной системы при Р = const является диаграмма плавкости, которая строится в координатах «температура кристаллизации (Ткр) - состав расплава (X)», где Х- мольная доля растворенного компонента. Однако для систем типа "соль-вода" полную диаграмму плавкости построить невозможно, т. к.

нельзя приготовить устойчивую смесь из воды и расплавленной соли.

Поэтому практически изучают лишь часть диаграммы плавкости, отвечающей высокому содержанию воды и низкому - соли. Такая диаграмма называется диаграммой растворимости соли (рис. 2-2).

Рис.2-2.

Диаграмма растворимости соли Она состоит из ветви АЕ кристаллизации воды из раствора и ветви ЕВ - кристаллизации соли. Точка Е отвечает эвтектической температуре ТЕ и эвтектическому составу ХЕ. В приближении идеального раствора кривые кристаллизации (линии ликвидуса) АЕ и ЕВ можно рассчитать по уравнению Шредера:

Ткр(i) Ткр =, (2-9) 1- RTкр / Но lnX(i) () пл(i) причем i = 1 или 2 соответственно для растворителя и растворенного вещества.

Характеристики ряда солей и их водных эвтектик даны в таблице 2-1.

Для воды Ткр(1) = 273 К, M1 - 18 г/моль. Н°пл(1) - 6.0 кДж/моль.

Задача работы: изучение кристаллизации в водно-солевой системе, построение диаграммы растворимости соли, сопоставление ее с расчетной.

Таблица 2-1.

Соль М2, г/моль Тпл(2), К Н°пл(2), ТЕ, К ХЕ кДж/моль Na2S04 142 1157 24,30 271,8 5,05*10-К2S04 174 1343 36,65 271,4 9,50*10-KN03 101 607 11,70 271,1 2,13*10-Оборудование, материалы: криоскоп, термометр Бекмана, пипетка на 25 или 50 см, соль Na2S04 (или K2S04, KN03), лед.

Выполнение работы 1. Собирают криоскоп и готовят его к работе в соответствии с пп. 1-работы 1.

2. В пробирку вводят навеску gl = 10 г дистиллированной воды, отмеряя объем пипеткой. Используя указания пп. 4-6 работы 1, определяют температуру кристаллизации растворителя Ткр(1)Бекм в условных градусах шкалы термометра Бекмана.

3. Отмеряют на аналитических весах 4 одинаковых навески g2 = 0,125 г соли Na2S04 (для K2S04 g2 = 0,280 г, для KN03 g2 = 0,36 г).

4. Извлекают пробирку с термометром Бекмана из раствора, нагревают ее рукой до исчезновения кристалликов льда. ВНИМАНИЕ! Столбик ртути не должен выйти за пределы условной температурной шкалы! Вводят первую навеску в пробирку, дают веществу раствориться.

5. Производят определение температуры кристаллизации ТкрБекм раствора.

6. Вновь извлекают пробирку, добиваются исчезновения кристаллов льда. Последовательно вводят в раствор вторую, третью и четвертую навески, определяя в каждом случае температуру кристаллизации.

7. Рассчитывают молярную долю второго компонента в растворах по формуле:

/ Mg XX ==, (2-10) Mg + g1 // Mпринимая во внимание, что g2- суммарная навеска соли.

8. Комбинация выражений (2-4) и (2-5) приводит к соотношению:

Ткр = Ткр(1) +(ТкрБекм - Ткр (1)Бекм ). (2-11) Подставляя в (2-11) полученные на опыте значения ТкрБекм и Ткр(1)Бекм и учитывая, что Ткр(1) = 273 К, определяют Ткр в шкале Кельвина. Строят зависимость Ткр - X, представляющую диаграмму растворимости в системе соль-вода.

9. Привлекая данные табл. 2-1, рассчитывают обе ветви этой зависимости для воды и соли по (2-6). Значение Н°пл воды равно 5,кДж/моль. Сопоставляют полученные данные с экспериментальными.

Формулируют выводы, оформляют работу.

Работа 4. Определение коэффициента распределения и степени извлечения йода при однократной и дробной экстракции Экстракцией называют процесс извлечения вещества растворенного в одном растворителе, другим растворителем (экстрагентом), который не смешивается с первым.





Если к двум жидким фазам, находящимся в равновесии при Р,Т=Const, добавить третий компонент, то он распределится между обеими фазами, но в разном количестве. При этом отношение концентраций третьего компонента в двух жидких фазах является величиной постоянной и не зависит от общего содержания компонента в системе:

с(I) i Красп. =, (2-12) (ciII)( ) где сi – концентрация распределяемого компонента в (I) и во (II) фазах соответственно, – показатель, характеризующий свойства всех компонентов в системе. При этом коэффициент распределения Красп. зависит от температуры и природы веществ и не зависит от начальной концентрации экстрагируемого вещества.

Экстракция может быть однократной, когда экстрагент добавляют в один прием и дробной – если экстрагент добавляют порциями. Массу вещества, оставшуюся после экстрагирования, рассчитывают по формуле:

n V = gg 0)(, (2-13),ni Красп. + VV где g(0) – исходное количество экстрагируемого вещества; V1 – объем раствора, из которого извлекается компонент, V2 – объем порции экстрагента, n – кратность экстрагирования. Понятно, что полнота извлечения вещества при дробной экстракции выше, чем при однократной.

Экстракционное извлечение компонентов используют в процессе получения антибиотиков, галеновых препаратов, а также при анализе лекарственных форм.

Задача работы: провести одно- и трехкратную экстракцию йода из водного раствора, вычислить коэффициент распределения, оценить эффективность одно- и трехкратной экстракции.

Оборудование, реактивы: установка для встряхивания; колбы с 3 притертыми пробками на 200 см – 5 шт.; бюретка на 25 см – 2 шт.; колбы для титрования – 5 шт.; пипетки на 5,0; 10,0 и 25,0 см ; делительные воронки с притертыми пробками вместимостью 200 см - 5 шт. Исходный водный раствор йода с концентрацией с( I )=0,1 моль/дм3; хлороформ или тетрахлорид углерода; водный раствор тиосульфата натрия с концентрацией 0,1 и 0,01 моль/дм3; свежеприготовленный раствор крахмала с массовой долей 1%.

Выполнение работы 1. Устанавливают точную концентрацию водного раствора йода. Для этого в чистую колбу для титрования отбирают пипеткой аликвоту 3 исследуемого раствора объемом 10,0 см. Добавляют 20-25 см холодной дистиллированной воды и титруют 0,1 М раствором тиосульфата натрия до светло-желтой (соломенной) окраски1. Затем к полученному раствору добавляют ~ 1 см раствора крахмала и продолжают титрование до перехода окраски из синей (голубой) в бесцветную. Опыт повторяют несколько раз до получения трех сходящихся (т.е. отличающихся не более чем на 0,02 см ) результатов. Концентрацию йода вычисляют по уравнению:

Vc Na S22 O3 Na2S2O сI2 =, (2-14) Vпробы где VNa S22 O3 - среднее арифметическое из полученных сходящихся результатов титрования; Vпробы - объем пробы, взятой для титрования без учета количества добавленной воды (т.е. 10,0 см3).

2. Для работы готовят четыре смеси из исходного водного раствора йода, воды и экстрагента (хлороформ или тетрахлорид углерода), помещают их в чистые и сухие колбы вместимостью 200 см с притертыми пробками (резиновые пробки для этой цели не подходят). Состав смесей указан в таблице 12.

3. Приготовленные смеси встряхивают в течение 10 минут (можно вручную или на аппарате для встряхивания). Интенсивность встряхивания должна быть достаточной для перемешивания водного и органического Таблица 2-2.

Составы используемых смесей № Объем Объем Объем Концентрация пробы исходного воды, экстрагента, йода 3 см c(1/2 I2), моль/дмраствора йода, см см 1 100 - 30 0,2 50 50 30 0,3 25 75 30 0,4 10 90 30 0,слоя, однако при этом жидкости не должны эмульгировать. По окончании встряхивания содержимое колб перенести в делительные воронки и оставить 1) Если крахмал добавить в начале титрования, то результаты будут сильно завышены.

2) Если начальная концентрация иода не равна 0,1 М, то все остальные следует рассчитать исходя из значения концентрации, определенной экспериментально.

на 5-7 мин до расслаивания жидкостей3. Затем отделить водный слой от органического.

4. Определяют содержание йода в обоих слоях по результатам титрования пробы тиосульфатом натрия. Тиосульфатом натрия можно оттитровать йод только в водном слое. Поэтому при определении концентрации йода в органической фазе к титруемой пробе органической жидкости необходимо добавлять воду. Йод постепенно экстрагируется в водный слой, где и восстанавливается тиосульфатом. Для определения концентрации йода в органическом слое отбирают аликвоту объемом 5 мл и переносят ее в колбу для титрования, содержащую 25 мл дистиллированной воды и 1 см раствора крахмала. Титрование проводят 0.05 М раствором Na2S2O3. В процессе титрования колбу все время встряхивают, чтобы облегчить экстракцию йода в водный слой, а титрант прибавляют медленно.

Титрование продолжается до момента обесцвечивания водного и органического слоев. Опыт повторяют 3 раза. Концентрацию йода вычисляют по уравнению (5), при этом Vпробы = 5,0 см. Содержание йода в водном слое определяют так же, как при установлении концентрации I2 в исходном растворе. Титрант – 0,01 М Na2S2O3.

5. Рассчитывают коэффициент распределения йода по уравнению (2-12), считая фазой (I) – органический, а фазой (II) – водный слой и = 1.

Вычисляют массу йода в исходных водных растворах ( (g 0)):

I100c I(g 0) = (, г) Iи массу не извлеченного йода по уравнению (2-13), учитывая, что V1 – объем водного слоя, V2 – объем органического слоя, а n равно 1. Степень (полноту) извлечения рассчитывают по уравнению:

(g 0) - g (1) II = 100 %.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 10 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.