Лабораторна робота № 6 обмежено розчинні рідини
Мета роботи. Побудувати діаграму взаємної розчинності двох рідин.
Основні теоретичні відомості
Внаслідок змішування двох рідин часто спостерігається явище обмеженої розчинності однієї рідини в іншій. Так, наприклад, якщо при перемішуванні поступово додавати до води фенол, то до деякої межі буде утворюватись однорідний розчин фенолу у воді, а після насичення води фенолом з’явиться новий шар насиченого розчину води у фенолі. Взаємна розчинність двох рідин, що обмежено розчиняються, змінюється з температурою і може перейти в необмежену, коли межа між шарами зникає і утворюється розчин. Для того, щоб отримати повну картину розчинності у системі з двох рідин А і В, які розчиняються одна в одній обмежено, потрібно побудувати діаграму взаємної розчинності (рис. 7).
Крива на рис. 7, яка поділяє діаграму на дві області, називається кривою розшарування. Ліва частина кривої свідчить про зростання розчинності В в А при підвищенні температури, права – про зростання розчинності А в В за тих самих умов. Температура, вище за яку рідини розчиняються необмежено в будь-яких співвідношеннях, називається критичною температурою розчинення. Її визначають за критичною точкою розчинності (на діаграмі – точка tк) згідно з правилом Алексєєва: середини нод, які з’єднують фігуративні точки супряжених фаз, лежать на прямій, що проходить через критичну точку розчинності.
Будь-яка точка під кривою відповідає двошаровій системі. Так, система, яка позначена на діаграмі точкою С, містить два шари: насичений розчин В в А, склад якого відповідає точці a, і насичений розчин А в В, склад якого визначається точкою b. При підвищенні температури склади шарів зближуються і в точці М розшарування зникає.
Взаємна розчинність при підвищенні температури зростає, якщо рідини розчиняються з поглинанням теплоти. Якщо при змішуванні двох рідин теплота виділяється, то взаємна розчинність зростає не з підвищенням температури, а з її зниженням; при цьому критична температура розчинення досягається внаслідок охолодження системи. Нарешті, є системи, які мають як верхню, так і нижню критичні температури розчинення. Утворення таких систем супроводжується зміною знаку теплоти розчинення.
Хід виконання роботи
Штатив із запаяними ампулами, що містять суміші двох обмежено розчинних рідин різного складу (назва системи, яку вибирають за вказівкою викладача, фенол – гексан, фенол – октан, фенол – вода, та її склад позначені на штативі), поміщають у термостат, заповнений водою та обладнаний нагрівачем, термометром і мішалкою. При цьому запаяні ампули повинні бути повністю занурені у воду. Вмикають нагрівання і починають безперервно перемішувати ампули, рухаючи штатив за допомогою спеціального пристрою.
Оскільки спочатку в кожній ампулі знаходяться два шари, то при перемішуванні вони утворюють непрозорі емульсії. Під час нагрівання для кожної ампули відмічають температуру, при якій емульсія перейде у прозорий розчин.
Дані досліду записують у таблицю 6.1.
Назва рідин, що утворюють досліджувану систему:
компонент А __________ , компонент В ___________ .
Таблиця 6.1 – Температури зникнення емульсії для системи