试验项目六两成份系的液液平衡.doc

實驗項目(六)：兩成份系的液液平衡 姓名：陳建中　　　　座號：21號 指導老師：吳瑞泰 實驗目的 測定部分互溶兩成份系溶液在各溫度的互溶度 測定部分互溶兩成份系溶液在各濃度時的互溶度 測求水-酚兩成份系液體的溶解曲線 熟悉由溶解度曲線來求其臨界溶解溫度 實驗原理 物質有三態，可以互相轉變。各種物理狀態間的轉變各有不同轉變的速率和條件，當兩相間的轉變速率相同時就達成物理平衡。 　　二種液體混合時，可發生兩種現象，一種為完全互溶呈均勻溶液，另一為部分互溶。前者如水與酒精，無論其成分比例如何，均能完全相混，故無溶解度。後者如水與乙醚、水與酚等，不能完全混合，經震盪後，靜置之仍慢慢分成兩液層，但各層內均稍溶解其他一液體。例如水與乙醚經震盪後，則水溶於上層的乙醚中，乙醚溶於下層的水中。 　　上述狀況並非固定不移，通常仍隨著溫度而變。例如水與酚在常溫時是部分互溶，在未明顯的分為兩層前，液體呈現混濁狀態，若溫度漸升，其互溶度(Mutual solubi-lity)亦漸增，達至某一溫度時，此兩液體變為完全互溶，其分層亦突然消失，而呈現一透明溶液。此時的溫度稱臨界溶解溫度(Critical solution temperature)或稱會溶溫度(Consolute temperature)。 依據相則(Phase rule)，一個熱力系的自由度(Degree of freedom)可由下式表示： 　　　　　　　ｖ＝ｃ+２－ｐ ｃ為成份數，本實驗的研究對象為兩成分系(Binary system)，故c = 2；ｐ為相數，測定兩液體溶解度時，其氣相(Gas phase)常可忽略，因實驗時，氣相與兩液相(Liquid phase)非處於平衡狀態，其真正的平衡相數僅有2，p = 2，由此可算出自由度v = 2 + 2 - 2 = 2。於大氣壓時，壓力為一定，此熱力系的自由度減為1，故二成分系的液液平衡之自由調節變數僅為溫度一變個變數，或兩相中其一相的組成為一個變數而已，若溫度固定，則液液兩相的組成也固定；或液液兩相中的某一相組成固定，另一相組成也固定，同時溫度也固定。若以溶解溫度為縱座標，組成為橫坐標，可得一曲線，曲線的外圍為一均勻液相(即完全互溶)；曲線內部表示兩液相共存的區域，所以曲線內任一點的組成，只要溫度一定，則可分成兩固定組成的液層。 　　兩成份系部分互溶液體，藉由調配不同比例的混合液以加熱及冷卻的方式，觀察記錄混合液完全互溶與混濁時的溫度，可以畫出此兩成分的溶解曲線，了解其平衡的關係。 三、儀器 試管（20ml）*7、軟木塞*7、鐵架及鐵環、廣用夾*1、溫度計(100度c)*1、燒杯(2L)*1、滴定管及架*1、橡皮安全吸球*1、刻度吸量管*1。 四、實驗步驟 取20ml(直徑約2cm)七支試管編號1~7，並按下列編號依照 比例調配混合物。 編號 1 2 3 4 5 6 7 水 9g 8g 7g 6g 5g 4g 3g 酚 1g 2g 3g 4g 5g 6g 7g 將試管塞上合適的橡皮塞，以免吸入過多酚所揮發之氣體。 將試管置於燒杯中以水浴加熱，溫度計放在試管內記錄溫度，以溫度計輕微攪拌。 直到試管內之混合物從混濁變為透明時，記錄此試管中溶液的溫度。 停止加熱，使其水浴冷卻(可加點冷水，但不可太多)，當試管內溶液又呈現混濁時，紀錄此時試管中液體的溫度。 將其他編號試管依上述(步驟3~5)記錄其溫度。 以溫度縱坐標，組成(%)為橫坐標作圖，劃出兩成份系的溶解曲線。 注意事項 須換新燒杯中的水，重新加熱，以免試管因過熱而反應過快。 必須以同一支溫度計進行實驗。 酚對皮膚具強刺激性，取用時必須特別小心，實驗時保持桌面乾淨。 參考資料 .tw/~wjchien/pchemlab/lab4_bin.pdf