Порядок выполнения работы. Молярный объем раствора можно найти из очевидного соотношения = (16)

Молярный объем раствора можно найти из очевидного соотношения

=

(16)

в котором - молярные массы компонентов раствора, а - плотность раствора.

Если концентрация раствора выражена в массовых процентах, то мольные доли компонентов находят следующим образом:

(17)

Плотность раствора , необходимую для расчета молярного объема , можно определить методом взвешивания металлического шарика последовательно на воздухе, в чистой воде и в данном водном растворе. Для этой цели в работе используются аналитические весы, к одному из коромысел которых подвешен металлический грузик (I) объемом около 1см³ (см. рис. 11).

При взвешивании, шарика объемом и плотностью , находящегося в какой-либо среде (воздух, вода, раствор) плотностью , следует учесть выталкивающую силу Архимеда , поэтому измеряемый вес в среде ()

(18)

Записывая уравнение (14) для трех сред (воздух, вода и раствор), получим систему трех уравнений с тремя неизвестными величинами (). Её решение дает следующую расчетную формулу для плотности раствора:

(19)

Поскольку плотность воздуха мала и составляет при нормальных условиях 0, 0013 г/см³, а множитель, стоящий после нее в уравнении (15), значительно меньше единицы, то для практических расчетов целесообразно воспользоваться формулой

(20)

Взвешивание шарика в растворе проводится три раза по схеме: колба №1, №2, №3,...; №1, №2, №3...; №1, №2, №3...; Результаты взвешивания вносят в табл. 5.

Таблица 5

Результаты взвешивания

x 2 P		0, 2	0, 4	0, 6	0, 8
P I
P II
P III

По результатам трех взвешиваний по формуле (3.10) согласно пункту 2 на стр. 10 руководства «Термодинамика» следует найти случайную среднеквадратическую погрешность определения молярного объема (), затем определить относительную погрешность измерения величин . По этим данным оценить целесообразное число значащих цифр в результате и заполнить колонку табл. 6.

Таблица 6

Результаты определения величин

x2   V, м3/моль		0, 2	0, 4	0, 6	0, 8	1, 0

Величину чистого этилового спирта необходимо рассчитать по табличному значению плотности (t = 20 °С). Затем, построив график зависимости мольного объема раствора от состава, определить графическим методом величины , и заполнить окончательно табл. 6. Возможен и вариант машинного расчета величин и по заранее составленной программе (по усмотрению преподавателя).

Вопросы для самоконтроля

1. Что называют парциально-молярной величиной любого свойства компонента в растворе; поясните физический смысл величины ?

2. Запишите уравнение Гиббса-Дюгема и поясните физический смысл входящих в него величин.

3. Каким методом в работе определяют парциально-мольный объем компонентов?

4. Выше или ниже аддитивной прямой, характерной для идеальных растворов, пойдет зависимость мольного объема раствора, если смешение чистых жидких компонентов I и 2 происходит с выделением большого количества тепла?

5. Зависимость объема раствора, содержащего 50 молей воды и n ₂ молей растворенного вещества, передается уравнением:

Определите парциально-молярный объем растворенного вещества, мольный объем раствора и величину , если раствор содержит один моль растворенного вещества.

6. При добавлении малых порций растворенного вещества к растворителю мольный объем раствора не изменяется. Чему равен парциально-молярный объем растворенного вещества, если =20 см³/моль, а =12 см³/моль?

Целью работы является определение криоскопической постоянной воды по температуре начала кристаллизации разбавленных водных растворов некоторых нелетучих органических веществ (глюкоза, сахароза, мочевина и др.).

Выполнение работы требует предварительного изучения теории идеальных и разбавленных растворов, знания правила фаз Гиббса.