Методика проведения эксперимента
Во время проведения опытов необходимо строго соблюдать все правила безопасности при работе с органическими веществами. Если толуол заменен хлороформом или четыреххлористым углеродом, работу следует выполнять под тягой.
В восьми сухихколбочках или пробирках приготовить смесь ацетона с толуолом определенного объемного состава, который указан в таблице 4.1. Рассчитанные величины объемов веществ в мл занести в таблицу 4.1. Расчеты проводить исходя из объемного состава смеси (объемные %) и ее суммарного объема, равного 5мл.
Для отбора необходимых объемов жидкостей использовать мерные пробирки и градуированные пипетки на 1 мл с резиновой грушей.
Таблица 4.1 – Приготовление двухкомпонентной смеси
| Номер колбы | Содержание компонентов, объемные % | Общий объем смеси, мл | Объем компонентов смеси, мл | ||
| ацетон (А) | толуол (В) | ацетон (А) | толуол (В) | ||
Оттитровать смесь в каждой колбочке дистиллированной водой из бюретки до появления мути. После каждой прилитой капли колбочку необходимо энергично встряхивать. Появление мути означает переход к ограниченной растворимости. В некоторых случаях для этого достаточно 1 – 2 капель воды. Записать объем прилитой воды в таблицу 4.2.
Таблица 4.2 – Составы тройных смесей к началу расслоения
| Номер колбы | Ацетон (А) | Толуол (В) | Вода (С) | |||
| VA, мл | φА, об.% | VВ, мл | φВ, об.% | VС, мл | φС, об.% | |
| … |
Рассчитать объемные доли компонентов в каждой смеси по формулам (4.1) – (4.3). Результаты расчетов занести в таблицу 4.2.
(4.1)
(4.2)
(4.3)
На треугольную диаграмму состава тройной смеси нанести точки, отвечающие началу расслоения.
Соединить нанесенные точки плавной кривой, тем самым построив изотерму растворимости системы «ацетон – толуол – вода» при температуре опыта. Проанализировать форму кривой.
Сформулировать выводы к работе, ответив на следующие вопросы:
¾ Где на диаграмме находится область полной взаимной растворимости трех компонентов друг в друге?
¾ Что представляет собой область диаграммы, лежащая в правой части треугольника и ограниченная линией, образованной точками, соответствующими составу смеси при начале появления мути?
¾ Симметрична ли форма полученной изотермы растворимости? Из-за чего она может быть несимметрична?
Примеры решения задач
Пример 1
На треугольной диаграмме, отражающей состав трехкомпонентной системы (рисунок 4.2), имеется некоторая точка, лежащая на отрезке [A l//]. Также известно, что общая масса системы равна 8 г, а массовые доли компонентов А, В и С связаны между собой соотношением
ωА=(ωВ+ωС).
Определите массу каждого компонента в системе.
Рисунок 4.2 – Диаграмма состава трехкомпонетной системы
Решение
Отрезок, проведенный от вершины, соответствующей одному из компонентов, до противоположной стороны треугольной диаграммы, является линией, на которой располагаются точки, отвечающие постоянному соотношению концентраций двух других компонентов.
На отрезке [A l//] лежат точки для которых ωС: ωВ=3:7.
В соответствии с условием задачи можно записать систему уравнений:
Отсюда
.
Решим еще одну систему уравнений:
Получаем
; 
.
.
Далее от массовых долей перейдем к массам компонентов.
Ответ: 4,0 г; 2,8 г; 1,2 г.