Лабораторна робота № 7. Вивчення взаємної розчинності в двокомпонентній системі

Мета роботи – побудувати діаграму взаємної розчинності та визначити критичну температуру розчинення системи фенол – вода.

Багато рідин мають обмежену взаємну розчинність і в деякому інтервалі температур утворюють два рідких шара (дві фази). Така розчинність спостерігається в системах зі значним відхиленням від ідеальності. Вплив температури на неї в різних системах різний. В одних системах з ростом температури взаємна розчинність збільшується, а склади двох рівноважних рідин зближуються. При деякій температурі – критичній температурі розчинення – склади обох рівноважних рідких фаз є однаковими та досягається повна гомогенність системи. Системи, які складають дві обмежено розчинні рідини, взаємна розчинність котрих зростає з підвищенням температури, називаються системами з верхньою критичною температурою розчинення (наприклад, фенол – вода, анілін – вода). Системи, в яких взаємна розчинність збільшується зі зменшенням температури, називаються системами з нижньою критичною температурою розчинення (наприклад, вода – триетиламін, вода – 2,4,6-триметилпірідин).

Залежність взаємної розчинності рідин від температури при сталому тиску представляють в координатах температура – склад.

Хід роботи

1. Запаяні пробірки з сумішами, котрі містять 10, 20, 30, 40, 60 та 70 % фенолу та рідини невідомого складу (завдання № 1 та № 2), декілька разів перегортають для утворення емульсії і встановлюють їх у водяну баню (термостійкий стакан з термометром, заповнений водою). Висота стовпа води у стакані має бути такою, щоб пробірки були майже повністю занурені у воду.

2. Нагрівають водяну баню з пробірками на електроплитці та записують температури, при яких відбулося взаємне розчинення (температуру ліквації) до таблиці 3.3. Під час нагрівання слідкують, щоб рідина у пробірках була рівномірно каламутною та через невеликі проміжки часу перегортають пробірки до утворення емульсії.

3. Коли в усіх сумішах відбулося розчинення, тобто рідина в усіх ампулах стала прозорою, водяну баню знімають з плитки та повільно охолоджують її, поступово замінюючи гарячу воду на холодну. Записують склад суміші та температуру, при якій рідина стала каламутною, тобто відбулося розшарування. Ампулу з розшарованою рідиною видаляють з водяної бані.

4. Середню температуру фазового переходу визначають, як середньоарифметичне між температурою розчинення при нагріванні та розшарування при охолодженні.

Таблиця 3.3

№	Склад рідини в пробірці, % фенолу	Температура ліквації, °С	Температура розшарування, °С	Середня температура фазового перехода, °С

5. Будують діаграму взаємної розчинності в координатах температура фазового переходу – склад суміші (% фенолу) та визначають критичну температуру розчинення.

6. За допомогою діаграми та температур ліквації для завдань № 1 та № 2 визначають їх склад.

Контрольні запитання до лабораторної роботи № 7

1. Які можливі типи бінарних рідких систем з обмеженою розчинністю? Наведіть приклади.

2. В чому полягає правило прямої лінії Алексєєва та його практичне значення?

3. Що називається нодами та конодами?

4. Скільки ступенів свободи мають системи з обмеженою розчинністю, якщо фігуративна точка розташована на полі діаграми, на кривій та при критичній температурі розчинення?