جزوه آزمایشگاه شیمی فیزیک ۲ محاسبه ثابت تفکیک استیک اسید به روش هدایت سنجی

نام آزمایش : دیاگرام حلالیت سیستم های سه جزئی

ابزار و وسایل لازم : آب ، استیک اسید ، تولوئن ، سود  ، قیف جدا کننده

هدف آزمایش : تعیین و ترسیم دیاگرام فاز برای سیستم های مایع سه جزئی شامل آب و تولوئن و استیک اسید

مقدمه

طبق قاعده فازی گیبس در سیستم سه جزئی درجه آزادی سیستم از رابطه زیر بدست می آید .

چنانچه تعداد فازها برابر یک باشد درجه آزادی برابر چهار خواهد بود . برای سادگی و رسم نمودار فازی این سیستم ها معمولا در سیستم های متراکم فشار و دما را ثابت در نظر می گیرند و به ترتیب متغییر ها فقط شامل غلظت دو سازنده از سه سازنده در سیستم خواهد بود . متداولترین روش برای رسم نمودار فازی سیستم های سه جزئی استفاده از مثلث متساوی الاضلاع است .

سیستم های سه جزئی تنوع زیادی دارند . با وجود این میتوان آنها را به دو دسته کلی زیر تقسیم بندی کرد .

الف) سیستم های سه جزئی متشکل از فازهای مایع

ب) سیستم های سه جزئی متشکل از فازهای جامد و مایع

در این آزمایش ما حالت اول را بررسی می کنیم . سیستم مورد نظر شامل آب ، استیک اسید و تولوئن است . آب و تولوئن در یکدیگر حل نمی شوند اما استیک اسید هم در آب و هم در تولوئن حل می شود و با اضافه کردن آن به مخلوط آب و تولوئن ، اسید بین دو فاز توزیع می شود . به تدریج که اسید به مخلوط اضافه می شود ترکیب فازها تغییر می کند تا اینکه در پایان به یک فاز تبدیل می شود . به عبارت دیگر مخلوط سه سازنده در غلظت مشخصی از هر یک در در یکدیگر انحلال و امتزاج پذیرند. نمایش یک فازی شدن مخلوط های  متفاوتی از این سازنده ها روی نمودار مثلثی بصورت منحنی در می آید . این منحنی عملا نمایش حد انحلال پذیری مخلوط های آب و تولوئن و اسید استیک است که این منحنی ، منحنی انحلال پذیری نام دارد .منحنی در دما و فشار ثابت و معین رسم شده و با تغییر دما یا فشار موقعیت آن نیز تعییر می کند .

روش کار :

از آنجا که هدف پیدا کردن نقطه ی  دیاگرام فاز سه جزئی است بنابراین در اولین مرحله باید دیاگرام را رسم کرد . برای رسم دیاگرام باید نقاط مرزی دو فازی و تک فازی را بدست آوریم . برای این منظور در نسبت ثابت از آب و تولوئن که تشکیل یک سیستم دو فازی میدهند و نقطه ای را روی قاعده مربوط به استیک اسید اشغال می کنند رفته رفته اسید اضافه می کنیم در این حالت نقطه نشانگر مشخصات محلول در امتداد خطی که محل اولیه دو فازی (ترکیب آب و تولوئن روی قاعده مربوط به استیک اسید ) را به راس مربوط به استیک اسید متصل می کند جابجا میشود و به این ترتیب زمانی که مقدار اسید به حدی رسید که توانست با انحلال آب و تولوئن در خود مخلوط را به صورت یک فازی در آورد مقدار لازم اسید برای نقطه مرزی بدست می آید . با بدست آوردن نقاط مرزی برای نسبت های مختلف آب و تولوئن دیاگرام را رسم می کنیم . سپس نوبت به رسم خطوط رابط می رسد . برای این منظور مخلوط های دو فازی با نسبت های معین و مختلف از سه جزء را ایجاد می کنیم و سپس با تیتر هر یک از قسمت های آلی و آبی هر مخلوط به مقدار اسید استیک در هر فاز پی می بریم.