XÂY DỰNG GIẢN ĐỒ PHA CHO 3 HỆ CẤU TỬ LỎNG

* Cơ sở lý thuyết: Giản đồ pha còn gọi là biểu đồ trạng thái là đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữa các thông số trạng thái của hệ nằm trong cân bằng pha... -Hòa tan hoàn toàn: các chất lỏng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÁO CÁO THỰC HÀNH HÓA LÝ

GVHD: Phạm Hoàng Ái Lệ Bài 2: Xây dựng giản đồ pha cho hệ 3 cấu tử lỏng

Thực hiện: Phan Nguyễn Hồng Lam

Bài 2: Xây dựng giản đồ pha cho hệ 3 cấu tử lỏng

* Mục đích thí nghiệm:

- Khảo sát sự hòa tan có giới hạn của hệ 3 cấu tử lỏng ở nhiệt độ phòng

- Xây dựng giản đồ hòa tan đẳng nhiệt của hệ C6H6 - C2H5OH - H2O

- Nắm rõ cách xử lý số liệu, cách xây dựng giản đồ pha

- Nắm rõ các kĩ thuật, yêu cầu trong phòng thí nghiệm

* Cơ sở lý thuyết:

Giản đồ pha còn gọi là biểu đồ trạng thái là đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữa các

thông số trạng thái của hệ nằm trong cân bằng pha.

Phân loại hệ 3 cấu tử lỏng:

- Hệ 3 cấu tử lỏng hòa tan hoàn toàn (H2O – C2H5OH – C3H6O)

- Hệ có 1 cặp hòa tan không hoàn toàn (H2O – C6H5OH – C3H6O)

- Hệ có 1 cặp hòa tan hạn chế còn các cặp khác hòa tan không hoàn toàn

(H2O – CHCl3 – CH3COOH)

- Hệ có 1 cặp hòa tan hoàn toàn còn các cặp khác hòa tan hạn chế

(H2O – C6H5OH – C3H6O)

- Hệ 3 cấu tử hòa tan hạn chế (H2O – C6H5NH2 – C6H14)

- Hệ 3 cấu tử hệ 3 cấu tử hòa tan không hoàn toàn vào nhau (H2O – Hg- C6H6)

Lưu ý: khi xét một hệ thuộc dạng nào cần chú ý đến điều kiện (nhiệt độ)

mà tại đó hệ đang xét Sự thay đổi nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến độ hòa

tan của chất lỏng và vì thế làm thay đổi dạng của giản đồ.

-Hòa tan hoàn toàn: các chất lỏng hòa tan vô hạn với nhau

-Hòa tan không hoàn toàn: ở một nồng độ giới hạn nào đó các chất sẽ bão hòa

Không hòa tan vào nhau nữa gây ra hiện tượng tách lớp

-Hòa tan hạn chế: các chất lỏng khó hòa tan vào nhau, muốn hòa tan dễ dàng

Phải có điều kiện thích hợp

-Hòa tan không hoàn toàn: các chất không hòa tan ở mọi điều kiện

Giản đồ pha của hệ 3 cấu tử và cách xác định thành phần mỗi cấu tử

- Ba đỉnh của tam giác biểu diễn thành

phần 3 cấu tử nguyên chất

- Các cạnh biểu diễn thành phần của 2 cấu

tử tương ứng

- Các điểm bên trong biểu diễn thành phần

của hệ 3 cấu tử

* Phương pháp Gibbs

- Từ điểm P kẻ các đường vuông góc Pa, Pb,

Pc lần lượt xuống các cạnh BC, AC, AB

- Độ dài Pa: biểu diễn thành phần cấu tử A

trong hỗn hợp

- Độ dài Pb: biểu diễn thành phần cấu tử B

trong hỗn hợp

- Độ dài Pc: biểu diễn thành phần cấu tử C

trong hỗn hợp

* Giản đồ pha của hệ 3 cấu tử lỏng có một cặp hòa tan hạn chế:

Xét hệ 3 cấu tử C6H6 – H2O – C2H5OH tương ứng 3 đỉnh A – B – C (như hình vẽ) Vùng nằm dưới đường cong aKb hệ là dị thể gồm 2 pha nằm cân bằng, gọi là 2 dung dịch liên hợp

- Điểm K gọi là điểm hòa tan tới hạn đẳng nhiệt, tại đó 2 dung dịch liên hợp có thành phần bằng nhau

- Vùng nằm ngoài đường cong aKb hệ là đồng thể chỉ gồm 1 pha

* Cách tiến hành thí nghiệm:

Thêm vào lần lượt 8 erlen lượng hóa chất theo bảng

1

Thêm dần cấu tử thứ 3 vào hệ hai cấu tử ở erlen số 1(

thêm từng giọt)

Lắc đều và quan sát sau mỗi lần thêm

Khi nào dung dịch trong erlen chuyển sang dị thể thì dừng lại

Ghi thể tích cấu tử thứ 3 đã dùng

 Tiến hành tương tự với các erlen khác

* Lưu ý

 Rửa sạch và sấy khô hoàn toàn 8 erlen trước khi thí nghiệm

 Khi tiến hành lắc đều dung dịch không được để hóa chất dính trên

thành bình hoặc đổ ra ngoài

 Dị thể: dung dịch chuyển từ trong sang đục hoặc xuất hiện những hạt lỏng li ti không tan trên bề mặt

 Ta có thể dung mẩu giấy trắng để phía dưới các erlen để dễ dàng quan sát sự thay đổi của dung dịch

 Vì benzene rất độc nên khi sử dụng phải cẩn thận

* Cách xử lý số liệu và xây dựng giản đồ pha

Đối với hệ gồm 2 cấu tử ban đầu

- Xác định điểm m trên A-C bằng cách tính % khối lượng C6H6 hoặc C2H5OH

=> xác định được điểm m trên A-C, nối điểm m với đỉnh B

Khi thêm cấu tử thứ 3

- Xác định lại % khối lượng của 2 trong 3 cấu tử

%m

100 V

d V

d

V

d

%m

OH 5 H 2 C OH

5 H 2 C 6

H 6 C 6

H 6 C

6 6 C 6

6

C 6

6









H

100 V

d V

d V

d

V

d

%m

O H O

H OH

H C OH

H C H

C H

C

O H O

H O

H

2 2

5 2 5

2 6

6 6

6

2 2















-Áp dụng phương pháp Bozebom từ % khối lượng của H2O, C6H6 để tìm ra giao điểm M chính là điểm biểu diễn thành phần của hệ

-Áp dụng phương pháp Gibbs để tìm ra điểm a2 là giao điểm của Mc và

mB Ta làm tương tự với 7 erlen còn lại, xác định thêm 7 giao điểm nữa, sau đó nối 7 giao điểm với nhau ta được đường cong aKb

-Khi thêm dần cấu tử B vào hệ thì m sẽ chạy

về phía B, từ m đến a2 hệ là đồng thể, tại a2 hệ

chuyển từ đồng thể sang dị thể

-Tương tự khi thêm dần cấu tử A vào hệ thì

n sẽ chạy về phía A, khi đến điểm b1 hệ

chuyển từ đồng thể sang dị thể

* Kết luận:

Bằng cách thêm dần cấu tử thứ 3 vào hệ 2 cấu tử có thành phần xác

định trong điều kiện đẳng nhiệt, đẳng áp, ta có thể khảo sát và thiết lập được giản đồ pha của hệ 3 cấu tử lỏng tan lẫn có giới hạn.