Тема « рефрактометрическое определение концентрации соков овощей и их осмотических давлений »

Цель работы: определение концентрации сока овощей и его потенциального

осмотического давления рефрактометрическим методом.

Приборы и посуда: рефрактометр; терка для измельчения овощей; марля (10х20 см).

Реактивы: растворы сахарозы: 0,05М; 0,1М; 0,15М; 0,2М; 0,25М; 0,3М; овощи (лук, морковь, картофель и др.).

 

Выполнение работы:

Опыт 1. На нижнюю поверхность призмы рефрактометра нанести 2-3 капли дистиллированной воды и прижать верхней поверхностью призмы. Направить прибор на свет и вращением винта добиться четкого изображения в окуляре вертикальной шкалы с делениями. Деление шкалы, при котором горизонтальная граница между светлым и темным полями находится в точке скрещивания линий в окуляре, соответствует показателю преломления воды. Показатель преломления определить с точностью ±0,0001.

Рисунок 4.1 Устройство лабораторного рефрактометра

 

Аналогичным образом определить показатели преломления растворов сахарозы в порядке возрастания их концентрации.

Построить на миллиметровке калибровочный график зависимости показателя преломления растворов сахарозы от их концентрации n=f(Cм) (рисунок 4.2)

.

Рисунок 4.2 Определение концентрации сока овощей с помощью калибровочного графика

 

Опыт 2. При помощи терки измельчить овощи, перенести их на двойной слой марли и отжать сок в количестве 3-5 капель. Определить показатели преломления соков овощей.

Определить концентрацию См сока овоща по его показателю преломления, используя калибровочный график. Вычислить осмотическое давление сока по формуле (закон Вант-Гоффа): осмотическое давление раствора пропорционально молярной концентрации растворенного вещества:

π = R ˖ Cм ˖ Т,

где См – молярная концентрация раствора, моль/л;

R – универсальная газовая постоянная (R = 0,082 л˖ атм/ моль˖ К);

Т – температура раствора, К.

 

Контрольные вопросы:

1. Свойства растворов неэлектролитов: первый и второй законы Рауля.

2. Осмос, осмотическое давление растворов, закон Вант-Гоффа.

3. Физиологическое значение осмоса.

4. Криоскопический метод определения молекулярной массы растворенного

вещества и осмотического давления раствора.

5. Сущность рефрактометрического метода анализа. Показатель преломления

вещества. Рефрактометрический метод определения осмотического давления

сока овощей.

 

 

Лабораторная работа №5

Тема «Решение задач»

Цель работы - закрепить знания по теме «растворы» путем решения расчетных задач.

 

Выполнение работы:

Задача 1. Выразите известным вам способом концентрацию раствора 10 г NaCl в 100 мл (г) воды. В качестве способов выражения концентрации используйте:

1) молярную весовую концентрацию (моляльность);

2) молярную объемную концентрацию (молярность);

3) нормальность (молярную концентрацию эквивалента);

4) моляльную (молярную) долю;

5) титр;

6) весовой процент;

7) число граммов растворенного вещества на 100 г растворителя (коэффициент растворимости при данных условиях).

 

Решение:

Если обозначить:

Э - эквивалентный вес растворённого вещества;

M - молекулярный вес растворённого вещества;

MP - молекулярный вес растворителя;

n - число грамм-эквивалентов в 1 моль растворённого вещества;

p - плотность раствора, то:

 

nNaCl= mNaCl/MNaCl=10/23+35.5=0.17 моля;

nNaCl • m’H2O (1000 г) 0.17 • 1000

 

1) Сm = ----------------------------------- = -------------------- = 1,7 моль/1000 г;

mH2O 100

nNaCl • 1000 мл 0.17 1000

 

2) CM = ---------------------------- = --------------------- = 1,7 моль/л

100 мл (V H2O) 100

 

T • 1000

3) СN = ---------------- =; CN = 1,7 г экв/л

 

Э

также возможен расчет нормальности раствора по следующей формуле:

m X

СN = -----------------, где

Э 100

 

m – масса, г; X - массовая доля, %; Э - эквивалентная масса, г/г-экв.

 

nNaCl • n’H2O (1 моль) 0.17 1

4) N = --------------------------- = ----------------------; nр-ра = nNaCl + nH2O; N = 0,033

nр-ра 5+0.17

 

mNaCl • V’H2O (1 мл) 10 1

5) Т = ----------------------- = ------------------------; Т = 0,1 г/мл

V H2O 100

 

mNaCl 10

6) Р = ------------ = -------------; Р = 9,09 %

mH2O + mNaCl 100+10

 

7) А = mNaCl / m’H2O; А = 0,1 г/100 г воды

Задача 2. В 100 г воды растворено 1,53 г глицерина. Давление пара воды при 298К равно 3167,2 Н/м2. Вычислите: а) понижение давления пара воды над раствором; б) температуру кипения раствора; в) температуру его замерзания; г) его осмотическое давление.

Решение:

а) В соответствии с законом Рауля относительное понижение давления равновесного с раствором пара равно:

ро – р Dр ¾¾¾¾ = ¾¾¾ = Хгл, ро ро   

 

где Хгл – мольная доля глицерина в растворе.

Хгл = nгл/(nгл + nводы), где n – количество вещества (моль).

nводы=100/18 = 5,555 моль; nгл = 1,53/92 = 0,017 моль; 

 

Значит, Хгл= 0,017/(0,017 + 5,555) = 0,003,

и тогда Dр/3167,2 = 0,03; DР = 95,02 Па.

б) Повышение температуры кипения раствора неэлектролита можно вычислить по эбуллиоскопической формуле:

Кэ m 1000 DТкип = ¾¾¾¾¾, M a 

 

где Кэ – эбуллиоскопическая константа растворителя (для воды она равна 0,52); m – масса растворенного вещества в граммах; М – его молярная масса;

а – масса растворителя в граммах. Отсюда

 

0,52´1,53´1000 DТкип = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,086о. 92´100 

 

Следовательно, температура кипения раствора будет равна 100,0860С.

в) Понижение (депрессия) температуры замерзания раствора рассчитывается по криоскопической формуле:

Кк m 1000 DТзам = ¾¾¾¾¾, M a

 

где Кк - криоскопическая константа растворителя (для воды 1,86):

1,86•1,53•1000 DТзам = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,309о 92•100 

 

Следовательно, раствор будет замерзать при –0,309 ⁰С.

г) в соответствии с законом Вант–Гоффа осмотическое давление в растворах неэлектролитов можно рассчитать по уравнению

p = CRT,

где С – молярная концентрация раствора.

При пересчете в систему СИ концентрация должна быть выражена в моль/м³. Считая плотность раствора равной плотности воды, получим:

1,53•1000 С = ¾¾¾¾¾ = 0,17 моль/л = 0,17´103 моль/м3. 90•100

 

Тогда

p = 0,17´103•8,314•298 = 421187,2 Па (» 4,2 атм).

Задача 3. Раствор, содержащий 0,8718 моль/л тростникового сахара, при Т = 291К, изотоничен с раствором хлорида натрия, содержащим 0,5 моль/л NaCl.Рассчитайте: а) изотонический и осмотический коэффициенты для хлорида натрия; б) кажущуюся степень его диссоциации.

 

Решение:

а) Для раствора сахара осмотическое давление рассчитывается по уравнению Вант-Гоффа для неэлектролитов:

p1 = С1RT;

 а для раствора NaCl по уравнению для электролитов:

p2 = iC2RT, где i -изотонический коэффициент.

 

Так как осмотические давления растворов равны, т.е. p1 = p2, и значит С1RT = iC2RT.

 

Отсюда i = С1/С2 = 0,8718/0,5 = 1,7436.

 

По величине изотонического коэффициента рассчитываем осмотический коэффициент g:

g = i/n = 1,7436/2 = 0,8718,

где n– число ионов, образующихся при диссоциации одной молекулы.

 

б) Кажущуюся степень диссоциации a вычисляем с помощью уравнения, связавющего ее с изотоническим коэффициентом:

i = 1 + a(n –1);

 

Отсюда a = (i –1)/(n–1) = (1,7436 –1)/(2 –1) = 0,7436.

Контрольные вопросы:

1. Рассчитайте объемы 0,1 М растворов уксусной кислоты и ацетата натрия, необходимые для приготовления 20 мл ацетатного буферного раствора с рН = 4.

2. Вычислить давление, необходимое для понижения температуры замерзания воды на 1⁰, и температуру, при которой будет плавиться лед при повышении давления на 1 атм. При 0 ⁰С удельная теплота плавления льда равна 333,5*10³ Дж/кг, плотность воды 0,9998*10³ кг/м3, плотность льда 0,9168*10³ кг/м³.