Диаграмма расслоения фенол вода

Физико-химические свойства бинарной смеси с частично взаиморастворимыми компонентами

1) Порядок определения свойств.

Существуют бинарные смеси с переменными свойствами растворимости. В этом случае содержание летучего компонента вычисляется в две стадии:

а) в области растворимости – по закону Рауля

б) в области нерастворимости – по закону Дальтона

2) Диаграмма растворимости:

Рис.12 Диаграмма растворимости фенол – вода

1 – область полной нерастворимости

2 – область полной растворимости

— Если в растворе больше воды, то раствор называется раствором фенола в воде.

— Если в растворе больше фенола , то раствор называется раствором

Дистилляционные установки.

1. Схема простейшей 2 х -ступенчатой дистилляционной установки.

1- подогреватель смеси

2- перегонный куб первой ступени

4- перегонный куб второй ступени

5- конденсатор (дефлегматор)

6- сепаратор для разделения влажного пара на сухой насыщенный и жидкость при температуре кипения.

8,9- емкости с готовыми продуктами

Рис.13 Схема простейшей 2х ступенчатой дистилляционной установки

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Занятия 4 — 5. Определение критической температуры растворения системы «фенол-вода»

Цель работы: Определение критической температуры растворения (КТР) системы «фенол — вода».

Целевые задачи : Овладение техникой термического анализа; построение фазовой диаграммы системы «фенол — вода»; графическое определение КТР; выяснение прикладных возможностей фазовых диаграмм.

Домашнее задание к занятию 4
Занятие 4 — Фенол вода_1

Оснащение рабочего места:

Навеска фенола (отметьте точный вес)

Пробирка на 20 мл

Ртутный термометр (до 100 о С)

Пипетка на 1 мл (фото 1)

(фото 1, оснащение рабочего места)

Техника безопасности:

Во время работы будьте предельно внимательны! Фенол – летучее и токсичное вещество.

Фото 2 — Вы готовы к работе

Фото 3 — Как держать пробирку и термометр во время работы

Фото 4 — Расположение термометра

Фото 5 – Моем руки с мылом

Фото 6 – Протираем руки спиртом

Фото 7 — Слив фенола

Ход работы:

Фото 8 — Включаем водяную баню в розетку

Фото 9 — Включённая водяная баня

Фото 10 — Установка термометра

Фото 11 — Процесс плавления чистого фенола

Фото 12 — Расплавленный фенол, нагретый до температуры 50°C

Фото 13 — При помощи секундомера фиксируем температуру каждые 0,5 минут

Обратите особое внимание на точность количества воды! Ошибившись в отмеривании, вы испортите опыт, и придётся начинать всё сначала.

В пипетку при помощи груши (только не ртом!) насасывается ровно 1 мл дистиллированной воды. При внесении воды в пробирку, сливаем столько воды, сколько указанно в таблице (в первый раз — 0,25 мл).

Очень важно — не перепутайте 0,05 мл и 0,5 мл. Разница, как вы видите, очень большая. (фото 14, 15, 16, 17, 18, 19)

Фото 14 — В пипетке 1 мл дистиллированной воды

Фото 15 — В пипетке 0,25 мл

Фото 16 — В пипетке 0,5 мл

Фото 17 — В пипетке 0,05 мл – ещё раз сравните с 0,5

Фото 18 — В пипетке 0,1 мл

Фото 19 — В пипетке 0,2 мл

Фото 20 — Приоткрываем пробирку

Фото 21 — Вносим в пробирку воду

(пусть, один студент так же держит термометр с пробиркой, а другой вносит воду)

После гомогенизации (взаимного растворения воды и фенола) вынимаем её из воды и охлаждаем на воздухе до гетерогенизации (помутнения). (фото 23, 24, 25)

Для равномерного охлаждения жидкости её можно перемешивать термометром.

Фото 22 — Пробирка снова в горячей воде

Фото 23 — Гомогенная система — прозрачная

Фото 24 — Постепенно возникает помутнение

(Перемешивая раствор, придерживайте резиновую прокладку)

Фото 25 — Гетерогенная система — мутная

Сверяем результаты у преподавателя и заносим их в таблицу.

Фото 26 — Сливаем раствор с фенолом в специальный слив

Фото 27 — Моем пустую пробирку и термометр под проточной водой

Фото 28 — Чистое рабочее место

Благодарим за внимание!

Лабораторную работу выполнили студенты 1 курса 29 группы:

Источник

Построение диаграммы растворимости системы вода-фенол

Приборы и реактивы: Фенол 75%, термометр (0-100ºС), пробирки, водяная баня, стаканчики.

Готовится 70% раствор фенола в воде. Наливаем его в широкую пробирку, опускаем термометр.

70% раствор фенола готовится из 75% раствора фенола, разбавлением его водой. Т.к. плотность 75% раствора фенола равна 1,066, то 6 мл раствора весят 6,396 г.(6х1,066=6,396г.). В 6 мл 75% раствора содержится чистого фенола 4,797 г.

Х – 75%

Количество воды, которое необходимо добавить для получения 70% раствора, рассчитывается следующим образом: 70 г. фенола содержится в 100 г раствора,

(общая масса раствора)

6,853 – 6,396 = 0,457 г. (масса воды), т.е. для получения 70% р-ра фенола необходимо к 6 мл 75% р-ра добавить 0,457 мл воды

В приготовленном 70% растворе определяем температуру гомогенизации. Для этого нагреваемпробирку с раствором на водяной бане, при помешивании и отмечаем температуру исчезновения мути. После этого пробирку вынимаем из бани и охлаждаем на воздухе, также помешивая. Теперь отмечаем температуру появления мути. (Нагревание и охлаждение раствора фенола проводят 2-3 раза, для получения точного значения температуры).

Далее готовят 65% раствор фенола разбавляя 70% раствор. Необходимое количество воды рассчитывается следующим образом:

65 г. фенола содержится в 100 г. раствора

7,380 – 6,852 = 0,527 г. воды

Следовательно, в пробирку нужно добавить 0,527 мл воды. Приготовив таким образом, раствор фенола 65% раствор фенола, определяем аналогичным образом температуру гомогенизации. Затем готовим последовательно 60%, 50% и 35% растворы фенола в воде и находим температуру гомогенизации для каждого раствора.

Для получения значений температуры гомогенизации на второй ветви кривой, готовим сначала 20% раствор фенола в воде. Наливаем в пробирку 1,5 мл 75% раствора и добавляем к нему такое количество воды, чтобы получился 20% раствор. Расчеты проводим таким образом, как было описано выше. После этого определяем для 20% раствора температуру гомогенизации. Затем последовательно готовим 14%, 10% и 8,5% растворы фенола, каждый раз добавляя необходимое количество воды, и находим температуры гомогенизации для каждого раствора.

По полученным данным строим диаграмму фенол-вода, откладывая на оси ординат температуру гомогенизации, а на оси абсцисс – состав. После этого по графику находим температуру и состав критической точки.

1. Кратко описать содержание работы.
2. Рассчитать количество воды, которое необходимо добавить к исходному 75% раствору фенола в воде для 70%, 65%, 60%, 50%, 35%, 20%, 14%,10% и 8,5% растворов.
3. Записать значения температур гомогенизации для растворов фенола в таблицу:

1. Понятия: системы (гомогенная, гетерогенная), фаза, компонент, термодинамические параметры, термодинамическая степень свободы?

2. Правило фаз Гиббса. Вывод. Анализ.

3. Диаграмма состояния воды. Анализ диаграммы.

4. Физико-химический анализ. Суть. Принцип непрерывности, принцип соответствия.

5. Система с эвтектикой. Анализ. Кривые охлаждения.

6. Диаграмма состояния с химическим соединением, плавящимся конгруэнтно. Анализ. Кривые охлаждения.

7. Правило рычага.

8. Диаграмма состояния системы с химическим соединением, плавящимся инконгруэнтно. Анализ. Кривые охлаждения.

9. Диаграмма состояния системы с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.

10. Ограниченно растворимые жидкости:

а) с верхней критической температурой растворения, анализ.

б) с нижней критической температурой растворения, анализ.

в) с верхней и нижней критическими температурами растворения,

11. Правило Алексеева.

Список литературы

1. Киреев В. А. Курс физической химии. 1975г.

2. Стромберг А. Г. , Семченко И. К. Практикум по физической

3. Шаталов А. Я. , Маршаков И. К. Практикум по физической

4. Краткий справочник физико-технических величин. /Под.ред.

А А. Равделя и А. М. Пономаревой. 1983г.

5. Евстратова К. И.. Купина И. А. . Малахова Е. Е.

Физическая к коллоидная химия. 1980г.

6. Голиков Г. А. Руководство по физической химии. 1998г.

7. Глазов В. М. Основы физической химии. 1982г.

Источник

Фазовая диаграмма фенол-вода.doc (физ.химия) лаб

Фазовая диаграмма системы, состоящей из 2-х взаимно ограниченно растворимых жидкостей.

ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА СИСТЕМЫ,

СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ДВУХ ВЗАИМНО

ОГРАНИЧЕННО РАСТВОРИМЫХ ЖИДКОСТЕЙ.

Целью данной работы является построение фазовой диаграммы для системы, содержащей две ограниченно растворимые друг в друге жидкости.

Предположим, что имеется жидкость А, в которой может растворяться другая жидкость В. В свою очередь жидкость В способна растворять жидкость А. В обоих случаях можно получить насыщенные растворы, характеризующиеся максимальной концентрацией одной жидкости в другой. Такие пары жидкостей принято называть взаимно ограниченно растворимыми. В качестве примеров можно привести частично растворимые друг в друге диэтиловый эфир и воду, фенол и воду, никотин и воду и др.

Рассмотрим, какие принципы могут быть положены в основу построения фазовых диаграмм (рис. 1).

Возьмем чистую жидкость А (мольное содержание вещества А в смеси х составляет 100%, а вещество В отсутствует, х = 0%) и при постоянной температуре Т (этому условно соответствует на рис.1 начальная точка 1), начнем добавлять к системе жидкость В. Так как вещество В частично растворимо в жидкости А, то его концентрация х в растворе должна возрастать. Относительное мольное содержание вещества А в этом растворе х уменьшается. В частности, в точке «2» х 0. Дальнейшее введение вещества В в систему в конце концов приведет к насыщению раствора В в А. Этому состоянию отвечает точка 3. После этого, сколько бы не вводилось вещество В, его концентрация в А не может возрасти. После насыщения раствора В в А добавление очередной порции В приводит к появлению новой фазы — насыщенного раствора А в В. Концентрация фазы, выделяющейся после насыщения веществом В жидкости А, т.е. насыщенного раствора А в В, отвечает точке 4.

Следующая порция вещества В приводит к увеличению массы насыщенного раствора А в В (состав отвечает точке 4) и уменьшению относительной массы раствора В в А (состав отвечает точке 3). Наконец, если соотношение чисел молей веществ А и В в системе в целом станет равным концентрации раствора в точке 4, раствор В в А исчезнет. Последующее добавление вещества В к системе приводит к появлению уже ненасыщенного раствора А в В (точка 5). Если с ростом температуры растворимость жидкости повышается, то появление насыщенного раствора В в А наступает при более высокой концентрации В, а насыщенного раствора А в В — при более низкой концентрации А (точки 3′ и 4′ на линии, отвечающей более высокой температуре Т₂).

Из рис. 1 следует, что растворы В в А и А в В с концентрациями, отвечающими составу между точками 3 и 4 (или точками 3′ и 4′ при температуре Т₂ не существует. Если общему составу системы отвечает величина х_A (или х_B), находящаяся между абсциссами точек 3 и 4, то в таком случае в системе находятся в равновесии две фазы: раствор В в А (состав точки 3) и раствор А в В (состав точки 4).

Рассчитаем относительную массу разновесных фаз для случая, когда общий состав системы находится между концентрациями насыщенных растворов (рис. 2). Обозначим концентрацию насыщенного раствора В в А х_α, а A в B — х_β. Промежуточный общий (его еще называют валовым) состав системы равен х₀

Если массы этих растворов равны соответственно m_α и m_β, то масса вещества А в системе равна

Кроме того, масса вещества А в системе должна быть равна

Таким образом,

или

(1)

Уравнение (1) выражает так называемое «правило рычага» и позволяет рассчитывать относительные массы фаз для данного общего состава системы.

Перейдем теперь к анализу фазовой диаграммы системы (рис.3).

Соединив все точки, характеризующие насыщенные растворы при различных температурах, получим сплошную линию, которая разделяет площадь диаграммы на две части.

Любая точка на заштрихованной области (рис. 3), например «d» или «f отвечает двухфазной области. В частности, точка «f» отвечает равновесному сосуществованию двух фаз с концентрациями вещества, определяемыми как абсциссы точек f’ и f». Любая точка вне заштрихованной плоскости отвечает однофазной области. Точка на линии, например «С», отвечает насыщенному раствору одной фазы, находящемуся в равновесии с мельчайшей капелькой другой фазы.

Так как в данном случае рассматриваются жидкости, взаимная растворимость которых с температурой растет непрерывно, то в итоге левая и правая ветви кривой совпадают в точке максимума «e».

Выше температуры, отвечающей точке «e» двухфазная система не существует. Поэтому такую температуру называют верхней критической.

Можно вообразить, что взаимная растворимость жидкостей увеличивается со снижением температуры (такие системы также реально

существуют). В этом случае имеется нижняя критическая температура, определяющая предел существования двухфазной области.

В каждой точке на диаграмме можно найти число степеней свободы, т.е. число параметров (состав фаз, температура), которые при заданном числе фаз можно изменять независимо.

Число степеней свободы рассчитывают по правилу фаз Гиббса:

(2)

где: f — число степеней свободы,

К — число компонентов,

r — число внешних параметров.

Для данной системы К = 2 (компоненты А и В), r = 1 (переменной является только температура).

В приведенном выше анализе диаграммы и способе ее построения использовали изменения состава при постоянной температуре, что и было проиллюстрировано рис. 1 и 2. Теперь же оценим, как влияет температура на состав равновесных фаз и соотношение их масс.

Выбрав любую точку на заштрихованном поле, например точку «f» на рис. 3, и сохраняя постоянным общий состав системы, будем повышать температуру. Росту температуры в этих условиях отвечает направление, показанное стрелками. По мере повышения температуры взаимная растворимость жидкостей возрастает, что приводит к сближению ветвей кривой. Происходит также изменение отношения масс фаз. Если точка «f» находится левее точки, отвечающей верхней критической температуре (точке «е» на рис. 3), то при температуре, отвечающей точке «g», фаза, представляющая собой раствор А в В, исчезает, и при несколько более высокой температуре система становится гомогенной. Если же исходная точка (точка «h») находится правее, то в точке «к» исчезает, наоборот, раствор В в А и система приобретает гомогенность.

Таким образом, точки кривой для построения фазовой диаграммы можно определить по моменту исчезновения неоднородности системы.

Если в системе находятся две фазы, то обычно происходит их расслоение, и фазы можно различать по естественной окраске (если обе фазы бесцветны, то одну из них слегка подкрашивают). Равновесные фазы отличаются друг от друга также показателем преломления. Поэтому при встряхивании гетерогенной системы происходит ее помутнение. В точке на кривой, отвечающей исчезновению одной из двух фаз ( точки «с», «g», «е» и др.), мутность пропадает. Появление или исчезновение мутности используют на практике для построения диаграмм.

Заметим, что при нагревании системы в результате того, что скорость передачи тепла через стенки сосуда относительно невелика, температура внешней среды оказывается выше, чем внутри системы. При охлаждении получаются, наоборот, заниженные результаты.

В связи с этим, подбирая приблизительно равные скорости нагревания и охлаждения, фиксируют точки исчезновения мутности при нагревании и появления мутности при охлаждении. Истинную температуру появления гомогенности определяют как среднюю арифметическую этих величин.

Установка для изучения растворимости системы фенол-вода состоит из сосуда с водой, штатива для ампул со смесями (табл. 1), нагревателя, холодильника, мешалки, термометра.

Источник