VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Основной задачей рефрактометрического анализа является определение показателя преломления света при переходе его из одной среды в другую и последующее вычисление ряда производных величин. Одной из них является рефракция R.

В выполненной работе мы использовали важнейшее свойство рефракции – аддитивность для выяснения строения молекулы и определения состава смесей.

Мольная рефракция R связана с показателем преломления вещества n, молекулярной массой M и его плотностью d соотношением Лоренца-Лоретца:

, (1)

По физическому смыслу мольная рефракция представляет собой объем, занимаемый молекулами одного моля вещества. Действительно, подставив в формулу (1) размерности молекулярной массы кг/моль и плотности кг/м3, можно убедиться в том, что мольная рефракция имеет размерность объема-м3/моль.

Подобно объему мольная рефракция обладает свойством аддитивности, т.е. складывается из рефракции атомов, связей и циклов:

R= Rат+ Rсв + Rц, (2)

где Rат -атомная рефракция;

Rсв -рефракция связей;

Рефракция одного грамма вещества называется удельной рефракцией (r).Выражение для расчета удельной рефракции получим, разделив левую и правую части уравнения (1) на М:

== , /кг, (3)

Если имеется раствор двух веществ, тогда:

-удельная рефракция первого компонента;

-удельная рефракция раствора;

-удельная рефракция второго компонента;

с1-массовый процент первого компонента в смеси;

=100- -массовый процент второго компонента в смеси, тогда

=+

Отсюда процентная концентрация первого компонента:

=,(4).

с2=100-с1, (5).

Уравнения (4) и (5) – для расчета состава смеси.

Эксперимент выполняется в следующей последовательности:

1. Определение рефракций чистых веществ по экспериментальным данным. Надо измерить показатель преломления чистого компонента. Это производим на рефрактометре Аббе. Нулевую точку прибора проверяем по реперному веществу (воде).

2. Измерив показатели преломления веществ и найдя их плотности и молекулярные. массы, по уравнению (1) вычисляют мольные рефракции веществ. Вычисление мольных рефракций чистых веществ по правилу ведем по аддитивности и сравниваем их с экспериментально найденными мольными рефракциями этих веществ (по ур. 2).

3. Определяем количественный состава раствора, состоящего из двух известных веществ.

Используя ур. (3), рассчитываем удельные рефракций компонентов,и после измерения показателя преломления раствора его удельную рефракцию .

По уравнениям (4) и (5) находят содержания компонентов в растворе.

Таблица с полученными значениями:

=1,3324; =1,3619; =1,3520;

==3,706;==16,2601;

=3,418+61,1+12,211+1,733=17,798;

=1,1+2,211+1,1=4,411;

==0,204;

=1,262=0,275;==0,228;

==64,1; =100-64,1=35,9;

Вывод:

В данной работе мы использовали метод рефрактометрии для определения состава смеси через мольную рефракцию по уравнению Лоренца-Лоренца и по уравнению аддитивности.

Относительная ошибка составила 8,64% с учетом человеческого фактора, инструментальной и приборной погрешностью.

Расчет массового процента 1 и 2 компонента показал с1= 64,1; с2= 35,9 (при соотношении 30:70.

Литература

1. Горшков В.И., Кузнецов И.А. – «Основы физической химии». – М.: Изд-во МГУ, 1993.

2. Стромберг А.Г., Семченко Д.П – «Физическая химия». – М.: Высшая школа, 2001.

3. Киреев В.А – «Курс физической химии». – М.: Химия, 1975.