98.10.26
Igor Czerski
Wydział Chemiczny
Laboratorium z chemii fizycznej
ćwiczenie Nr 131
Temat: „Wpływ elektrolitu na lepkość rozpuszczalników dwuskładnikowych”
kurs magisterski
Nr grupy dziekańskiej 1
Zagadnienia teoretyczne
W stałej temperaturze podczas przepływu wymuszonego gradientem ciśnienia zewnętrznego grad(p) szybkości warstw cieczy vi są różne i zależą od ich odległości od osi przepływu r. Zmiana szybkości warstw jest skutkiem dynamicznej lepkości cieczy h i można ją obliczyć rozwiązując równanie Naviera-Stokesa dla określonych warunków przepływu:
Lepkość cieczy h, właściwość makroskopowa jest skutkiem oddziaływań międzycząsteczkowych i molekularnej strukturze cieczy. Lepkość roztworów dwu- i więcej składnikowych może być źródłem informacji o zmianach struktury spowodowanych zmianą składu roztworu.
W temperaturze pokojowej lepkości rozpuszczalników dwuskładnikowych nie są addytywne i ich zależności od składu roztworu nie można przewidzieć w oparciu o lepkości czystych składników. Nieliniowe zmiany lepkości z ułamkiem molowym składnika organicznego są charakterystyczne dla rozpuszczalników wodno-organicznych, szczególnie jeżeli składnik organiczny ma dobrze wykształconą strukturę.
Wpływ stężenia elektrolitu na lepkość rozpuszczalnika opisuje doświadczalne równanie Jonesa i Dola:
W którym h oznacza lepkość roztworu elektrolitu o stężeniu molarnym m, natomiast h0 jest lepkością rozpuszczalnika.
Współczynnik A zależy od oddziaływań międzyjonowych. Współczynnik B jest miarą oddziaływań jonów z cząsteczkami rozpuszczalnika jeżeli elektrolit dzięki wytworzeniu dobrze uporządkowanych, stabilnych sfer solwatacyjnych wzmacnia strukturę rozpuszczalnika (jak np. układy woda-LiCl...LiF, NaF, MgCl2) B przyjmuje wartości dodatnie. Wartości B bliskie zeru lub nieznacznie ujemne świadczą albo o braku wpływu elektrolitu na strukturę, albo o nieznacznej niezgodności struktur rozpuszczalnika i sfer solwatacyjnych jonów. Wyraźne dodatnie wartości przyjmuje wsp. B dla wodnych roztworów soli tetraalkiloamoniowych.
W rozpuszczalnikach słabo uporządkowanych, np. acetonie, acetonitrylu, wsp. B dla halogenków metali alkalicznych jest dodatni, natomiast w rozpuszczalnikach o strukturze dobrze wykształconej wsp. B dla tych samych soli przyjmuje wartości ujemne. Dzięki temu halogenki metali alkalicznych są stosowane jako próbniki w badaniach struktury rozpuszczalników dwuskładnikowych.
Otrzymałem układ MeOH-H2O w stosunku 1:4.
Otrzymałem zadane stężenia roztworów 0,2; 0,1; 0,05; 0,01; 0,005kol/dm3
Zważyłem KCl dla próbek 1 i 3
1. 0,8167g ; 0,0109mola ; 0,215mol/dm3
3. 0,2054g ; 2,75*10-3mola ; 0,055mol/dm3
resztę roztworów uzyskałem metodą kolejnych rozcieńczeń. Zatem stężenia molowe roztworów wynoszą kolejno (w mol/dm3)
1. 0,218
2. 0,109
3. 0,055
4. 0,011
5. 0,0055
Lp.
Stężenie (mol/dm3)
Gęstość (g/cm3)
Średni czas wypływu(s)
Lepkość
(cP)
Cząstkowa objętość molowa(cm3/mol)
1
0,218
0,9835
141,54
1,312
17,72
2
0,109
0,9771
143,08
1,318
19,14
3
0,055
0,9744
143,39
1,317
13,11
4
0,011
0,9724
143,91
1,319
-54,30
5
0,0055
0,9720
144,28
1,321
-110,47
mix
---------
0,971
144,43
1,322
----------
Gęstości, po zważeniu roztworów w piknometrze o masie 8 1063g wynoszą kolejno
1. 9,2693g ; 0,9835 g/cm3
2. 9,2089g ; 0,9771 g/cm3
3. 9,1833g ; 0,9744 g/cm3
4. 9,1648g ; 0,9724 g/cm3
5. 9,1614g ; 0,9720 g/cm3
gęstość układu MeOH-H2O obliczam ze wzoru:
...
liliw